КОНТЕЙНЕР С АНТИСТАТИЧЕСКИМ СЛОЕМ
CONTAINER WITH ANTISTATIC LAYER

Настоящее изобретение относится к контейнерам в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы изобретения, предназначенным для хранения сухих порошков, гранул, шариков, газов и других горючих веществ.
Обычно контейнер такого типа содержит стенку цилиндрической формы с торцевыми крышками на противоположных концах стенки, так что указанные стенка и крышки образуют замкнутое пространство.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу изготовления контейнера в соответствии с ограничительной частью п.10 формулы изобретения.
Для временного или постоянного хранения сыпучих материалов, таких как сухие порошки, гранулы или шарики, обычно используют большие контейнеры в форме танка или бункера. Кроме того, они могут быть использованы для хранения жидкостей или газов. Объем такого хранилища обычно составляет 100-5000 гектолитров или более.
Контейнер в соответствии с признаками ограничительной части п.1 раскрыт в документе WO 03028980 А.
Во время выполнения некоторых технологических операций существует риск образования статических зарядов в хранилищах обрабатывающего оборудования. Эти статические заряды могут обусловливать налипание частиц на стенки контейнера, а дальнейшее накопление заряда может привести к возгоранию горючих материалов, хранящихся в танке. Такое явление известно как взрыв пыли.
Полиолефины, такие как полиэтилен (РЕ), полипропилен (РР), поливинилхлорид (PVC) или аналогичная термопластическая пластмасса, являются недорогими материалами, которые широко используются в промышленности, в частности для изготовления вышеуказанных танков или бункеров. Однако обычные термопластические пластмассы, будучи непроводящими материалами, не подходят для применения, если существует риск возникновения статических зарядов.
Задачей настоящего изобретения является преодоление по меньшей мере некоторых недостатков известных контейнеров и создание контейнера нового типа, подходящего для хранения легкогорючих материалов.
Настоящее изобретение основывается на концепции создания контейнера, термопластическая стенка которого является проводящей (в том числе рассеивающей), выполнена из скрученного по спирали профиля, имеющего электропроводящий поверхностный слой, и имеет цилиндрическую форму. Используемый профиль содержит по меньшей мере первый внутренний непроводящий слой, который имеет хорошие механические свойства, и по меньшей мере второй наружный проводящий слой, причем указанные два полимерных материала совместно экструдированы.
Более конкретно, контейнер в соответствии с настоящим изобретением в основном охарактеризован в отличительной части п.1 формулы изобретения.
Способ изготовления контейнера в соответствии с настоящим изобретением охарактеризован в отличительной части п.9 формулы изобретения.
Настоящее изобретение обладает существенными преимуществами. Например, при использовании по меньшей мере двух материалов, открывается возможность выполнить внутренний слой из обычного термопластического материала, например полиэтилена высокой плотности (PEHD), обладающего лучшими механическими свойствами, чем материал наружного слоя. Среди таких свойств можно выделить высокое сопротивление внутреннему давлению, высокий долгосрочный модуль упругости, превосходные результаты испытания всего разреза на ползучесть (FNCT) и высокий предел текучести.
С другой стороны, благодаря высокой механической прочности, обеспечиваемой внутренним слоем, к наружному слою не представляют строгих требований по таким параметрам, как например сопротивление давлению. Поскольку материал термопластический, контейнер может быть сварен обычным способом, благодаря чему обеспеченная возможность создавать контейнеры, в которых многослойный скрученный по спирали профиль является структурированной стенкой. Данная концепция является более экономически выгодной для конечного потребителя по сравнению с альтернативными решениями.
Таким образом, изобретение позволяет эффективно препятствовать накоплению электрических зарядов в контейнере.
Данное изобретение описано более подробно с помощью прилагаемых чертежей. На фиг.1 показано поперечное сечение структурированной стенки контейнера, которая выполнена из полиэтилена и в которой внутренний слой выполнен из обычного термопластического материала, а внешний из антистатического и/или проводящего полимера.
На фиг.2 схематически показан разрез контейнера в форме бункера согласно настоящему изобретению с коническим концом в нижней части внутри цилиндрической стенки.
В настоящей заявке термин «профиль» является взаимозаменяемым с термином «трубка» (или «труба») и относится к удлиненному предмету, имеющему открытое поперечное сечение. Термин «открытый» подразумевает любую геометрическую форму или формы. Обычно поперечное сечение особенно предпочтительных материалов или по меньшей мере часть поперечного сечения является прямоугольным или по существу прямоугольным, но также может быть круглым или овальным. Отрытое сечение может быть выполнено одной из вышеуказанных геометрических форм.
Термин «структурированная стенка» относится к стенке, образованной при помощи скрученного по спирали профиля, Таким образом, эта стенка не является сплошной и является более легкой, чем сплошная стенка, но не уступает ей в прочности.
Термин «легкий» при использовании по отношению к стенке контейнера указывает на то, что структурированная стенка образована из трубки или профиля, имеющих открытое поперечное сечение.
Согласно изобретению, легкая цилиндрическая стенка образована из профиля, содержащего вышеуказанные совместно экструдируемые материалы, путем скручивания данного профиля по спирали. Часть внешней поверхности второго слоя скрученного по спирали профиля образует наружную поверхность тонкого контейнера, а другая часть слоя образует его внутреннюю поверхность.
После того, как многослойный профиль скручен по спирали, отдельные витки прикрепляют друг к другу с образованием стенок танка.
На фиг.1 показано поперечное сечение стенки, образованной вышеуказанным способом. Таким образом, большая легкая термопластическая труба образована путем скручивания по спирали термопластического полого профиля 1-3, который имеет по существу прямоугольное поперечное сечение, вокруг цилиндрического вращающегося барабана и смежные витки которого скреплены при помощи сварки 4. Полученная легкая труба содержит наружную стенку 2 и внутреннюю стенку 1, а также перемычку 4, проходящую по спирали) и соединяющую указанные стенки, между которыми имеется полый канал 3, проходящий по спирали.
Обычно термопластический профиль скручивают по спирали вокруг цилиндрического вращающегося барабана или соответствующей опоры, а смежные витки профиля скрепляют вместе, например сваркой.
Пластмассовые трубы и трубки, образованные путем скручивания по спирали полых секций или профилей, способы их изготовления и соединения изложены в патентах США №5127442; №5411619; №5431762; №5431762; №5591292; №6322653 и №6939424. Способы изготовления легких торцевых стенок описаны в патентах США №6666945 и №7347910.
Термопластический профиль 1-3, изображенный на фиг.1, содержит несколько слоев, обычно от 2 до 5, один из которых образует внутренний слой, а другой образует наружный слой, как описано выше. Внутренний слой профилей может быть выполнен из полиолефина, например полиэтилена, в частности полиэтилена высокой плотности (HD-PE) или полипропилена, полиакрилонитрила, полибутадиена, полистирола, полиамида, поликарбоната или других термопластических материалов.
Наружный слой, окружающий внутренний слой, является антистатическим. Он содержит термопластический материал, выполненный постоянно проводящим. Этот термопластический материал может быть тем же материалом, что материал одного из первых слоев, или может быть другим. Следовательно, наружный слой может быть выполнен из полиолефина, такого как полиэтилен, например полиэтилена высокой плотности, или полипропилена, полиакрилонитрила, полибутадиена, полистирола, полиамида, поликарбоната или другого термопластического материала. Очевидно, путем подбора одинаковых или схожих термопластических материалов для обоих слоев может быть достигнута их хорошая совместимость.
6
5
Электрическая проводимость могут быть достигнута путем смешиванием полимера с проводящими частицами, такими как наполнители, содержащие частицы углеродной сажи или металла, проводящими волоконами или нанокомпозитами, включая проводящие углеродные нанотрубки. Кроме того, слой может содержать, при необходимости и предпочтительно в комбинации с вышеуказанными проводящими частицами или волокнами, полимеры с собственной проводимостью, такие как полиацителен, политиофен, полианилин, полипирол или иономеры, содержащие ионы щелочных и/или щелочноземельных металлов, или их смеси. Предпочтительно материал имеет поверхностное удельное сопротивление, соответствующее проводящему диапазону, более предпочтительно, чтобы поверхностное удельное сопротивление составляло от 1 до 10 Ом/квадрат (стандарт ASTM D257 Американского общества по испытанию материалов), в частности от 1 до 10 Ом/квадрат.
Отношение толщины первого и второго слоев обычно лежит в диапазоне от 1:50 до 50:1, например приблизительно от 1:20 до 20:1, в частности приблизительно от 1:15 до 15:1. В предпочтительном варианте реализации изобретения внутренний слой имеет по меньшей мере такую же толщину, как наружный слой, или он не более чем в 10 раз толще наружного слоя.
При необходимости между слоями может быть введен по меньшей мере один клеящий слой. Кроме того, между внутренним слоем и антистатическим и/или проводящим слоем может быть размещен по меньшей мере один барьерный слой для повышения непроницаемости для жидкости или газа при использовании гидрофобного или гидрофильного материалов. Согласно одному из вариантов реализации, барьерный слой состоит из сополимера этилена и винилового спирта или содержит его. Барьерный слой такого типа используют для предотвращения диффузии высоколетучих углеводородов.
Полиэтилен или любой другой из вышеуказанных термопластических материалов придают контейнеру хорошие механические свойства.
Предпочтительно, чтобы поверхностный материал (т.е. наружный слой профиля) обладал определенными механическими свойствами, в частности показатель стойкости к растрескиванию под действием напряжения окружающей среды (ESCR) должен быть на определенном уровне. По этой причине, согласно предпочтительному варианту реализации. изобретения, наружный слой выполняют из такой же или схожей термопластмассы, из которой выполнен внутренний слой, а проводимость внешнего слоя обеспечивают путем добавления постоянной антистатической и/или проводящей примеси.
Общая толщина стенки составляет приблизительно 1-20 мм, в частности от 1 до 10 мм.
Профили сваривают с использованием материала наружного слоя в качестве материала 4 шва. Таким образом, соединения получаются герметичными, а 100% поверхности танка покрыто одним материалом. Благодаря такой конструкции структурированной стенки и жестким торцевым крышкам, танк обладает хорошими показателями сопротивления внешнему давлению, что особенно важно для подземных сооружений.
При соединении смежных витков профиля друг с другом надлежащем образом они образуют не только стенку, по меньшей мере по существу непроницаемую для гранул и порошков, а предпочтительно для порошков, газов и жидкостей, но также образуют однородно проводящую поверхность как на внутренней, так и на наружной стороне контейнера. Кроме того, между внутренней и наружной поверхностями стенки контейнера выполнены проводящие перемычки из такого же материала, из которого выполнены смежные витки.
На фиг.2 показан один из вариантов реализации контейнера согласно настоящему изобретению. Таким образом, как указано выше, контейнер 10 для хранения сухих материалов, газов или жидкостей согласно настоящему изобретению содержит цилиндрическую стенку 12, выполненную из многослойного профиля. Профиль выполнен путем стандартной экструзии, т.е. путем совместной экструзии многослойного профиля. В результате профиль содержит многослойную трубчатую структуру с внутренним трубчатым слоем, выполненным из первого термопластического материала, и наружным трубчатым слоем, выполненным из второго, проводящего, термопластического материала. Эти два термопластических материала образуют внутреннюю полость 11.
Контейнер 10 содержит торцевые крышки 14, 15 на одном или предпочтительно на обоих концах цилиндрической стенки. Для получения полностью работающей системы необходимо, чтобы эти крышки также содержали по меньшей мере один полный постоянно антистатический и/или проводящий слой.
Торцевые крышки могут быть выполнены из твердой термопластмассы, которую выполняют антистатической или проводящей, как описано выше, путем добавления в материал подходящего проводящего компонента.
Согласно одному из предпочтительных вариантов реализации изобретения, по меньшей мере одна торцевая крышка контейнера образована из многослойного термопластического материала, содержащего один антистатический или проводящий слой. Согласно этому варианту реализации, крышка образована из структурированной стенки, образованной при сваривании вместе указанных полых профилей.
Торцевые крышки могут быть плоскими, выпуклыми 14 или вогнутыми, или даже коническими 15, как описано ниже. Они могут быть присоединены к стенке при помощи сварки, осуществленной таким же способом, какой был использован при изготовлении структурированной стенки. Предпочтительно, чтобы торцевые крышки были жесткими.
В частности, когда цилиндрическая часть контейнера является по меньшей мере по существу вертикальной, нижняя крышка может быть выполнена в форме конуса 15 и оборудована клапаном 16 для управления выпусканием хранимого в контейнере материала через выходное отверстие 17.
После монтажа система должна быть заземлена. Для этого предпочтительно оборудовать ее электрическими проводами, вделанными в наружный слой по меньшей мере с одного конца цилиндрической стенки.
Такой танк и/или бункер может быть автономно расположен на поверхности земли горизонтально или вертикально или в некоторых системах может быть расположен под поверхностью земли. При размещении танка под поверхностью земли обеспечено дополнительное преимущество в виде хорошего отношения кольцевой жесткости к весу, а благодаря большой гибкости материалов обеспечена лучшая переносимость движений земной коры. Дополнительными преимуществами данных материалов являются их хорошие химические свойства и неподверженность коррозии.
Кроме того, данный танк и/или бункер может служить сушильней для материалов, порошков и/или шариков. При применении структурированных стенок проще регулировать уровень вакуума в контейнера по сравнению с контейнером со сплошной стенкой. Этот вакуум можно использовать вместе с нагревом танка и/или бункера для создания функциональной вакуумной сушильни большого размера.
3
Обычно объем танка и/или бункера составляет от 2 до 100 м. Структурированная стенка может быть изготовлена с наружным диаметром от 315 до 3000 мм.
1. Контейнер (10) для хранения сухих порошков, гранул, шариков, газов и других горючих веществ, содержащий:
- стенку (1-3; 11-13), выполненную из скрученного по спирали профиля, который имеет открытое поперечное сечение и смежные витки которого прикреплены друг к другу, отличающийся тем, что
- профиль содержит первый термопластический слой, образующий внутреннюю поверхность (1, 11) профиля, и второй термопластический слой (2, 12), расположенный рядом с первым и образующий наружную поверхность профиля, при этом указанный второй слой является антистатическим.
2. Контейнер по п.1, в котором первый термопластический слой (1; 11) выполнен из полимера, выбранного из группы, содержащей полиолефины, полиамиды, поливинилхлорид, полиакрилонитрил, полибутадиен и полистирол.
3. Контейнер по п.1 или 2, в котором второй термопластический слой (2, 12) является электропроводящим и имеет удельное сопротивление, соответствующее проводящему диапазону.
4. Контейнер по п.1, в котором второй термопластический слой (2, 12) содержит электропроводящие или рассеивающие частицы, волокна, трубки, полимеры или их смесь.
5. Контейнер по п.4, в котором второй термопластический слой (2, 12) выполнен из полимера, выбранного из группы, содержащей полиолефины, полиамиды, поливинилхлорид, полиакрилонитрил, полибутадиен и полистирол.
6. Контейнер по п.4, в котором второй термопластический слой (2, 12) содержит полимер, выполненный постоянно проводящим путем его смешивания с проводящими частицами, проводящими волокнами, проводящими нанокомпозитами, проводящими полимерами или их смесью.
7. Контейнер по п.1, в котором между внутренним и наружным слоями расположены от одного до трех промежуточных слоем, выбранных из клеящих слоев и барьерных слоев.
8. Контейнер по п.1, в котором смежные витки профиля (4) приварены друг к другу.
9. Контейнер по п.8, в котором витки профиля приварены (4) друг к другу с формированием по существу однородно проводящей поверхности на внутренней и наружной сторонах стенки, а между внутренней и наружной поверхностями стенки контейнера выполнены проводящие перемычки из того же материала, из которого выполнены смежные витки.
10. Способ изготовления контейнера для хранения сухих порошков, гранул, шариков, газов и других горючих веществ, включающий:
- обеспечение легкого профиля (1-3; 11-13), имеющего открытое поперечное сечение;
- скручивание профиля с образованием цилиндрической стенки; и - приваривание смежных витков профиля друг к другу, отличающееся тем, что обеспечение указанного профиля включает совместную экструзию первого термопластического слоя (1; 11), образующего внутреннюю поверхность профиля, и второго термопластического слоя (2, 12), образующего наружную поверхность профиля, а указанный второй слой является антистатическим.
11. Способ по п.10, в котором второй термопластический слой (2, 12) содержит полимер, выполненный постоянно проводящим путем его смешивания с проводящими частицами, проводящими волокнами, проводящими нанокомпозитами, проводящими полимерами или их смесью.
12. Способ по п.10 или 11, в котором витки профиля приваривают друг к другу с формированием по существу однородной проводящей поверхности на внутренней и наружной сторонах стенки, а между внутренней и наружной поверхностями стенки контейнера выполняют проводящую перемычку (4) из такого же материала, из которого выполнены смежные витки.
13. Применение контейнера по п.1 в качестве сушильной камеры для материалов, порошков и/или шариков.