ТРУБЧАТОЕ ИЗДЕЛИЕ ИЗ ВОЛОКНИСТО-ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к конструкционным строительным материалам, в частности к теплоизоляционным, звукоизоляционным и фильтрующим трубчатым изделиям на основе волокнистых пористых материалов.
Известна трубчатая тепловая изоляция, содержащая термопластичный полимер, совмещающуюся с ним жидкость и контактные ингибиторы коррозии металлов, из которых выполнен трубопровод, на котором выполняют трубчатое изделие, при этом трубчатая тепловая изоляция выполнена путем вспенивания или диспергирования смеси, причем диспергирование смеси и нанесение материала на трубопроводы осуществляют методом пневмоэкструзии. (см. авторское свидетельство SU №870847, Кл. F 16 L 59/00, 07.10.1981).
Однако данное трубчатое изделие может быть изготовлено только непосредственно на трубопроводе, на котором его размещают, что значительно усложняет технологию его изготовления и не позволяет в полной мере контролировать качество изготовления трубчатого изделия, а также создавать многослойные трубчатые изделия с многослойной структурой, что сужает область использования данного трубчатого изделия. Кроме того, пористость трубчатого изделия носит по объему среднестатистическую величину, что не дает возможности добиться стабильных, например теплоизоляционных, свойств.
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является трубчатое изделие, в частности керамический волокнистый композитный фильтр, из волокнисто-пористого материала, содержащее слои полимерных нитей, уложенные на оправку и состоящие из непрерывного керамического волокна и штапелированных керамических волокон, уложенных по толщине стенки изделия путем намотки нити непрерывного керамического волокна на пористую оправку при одновременном нанесении разбавленной суспензии штапелированных керамических волокон на пористую оправку, причем заготовка керамического волокнистого композитного фильтра пропитана керамическим связующим (см. патент RU №2163833, кл. B 01 D 39/20, 10.03.2001).
Данное трубчатое изделие имеет сложную технологию изготовления, причем в процессе изготовления изделия совмещение операций намотки с распределением волокнистого материала между наматываемым материалом не дает возможности добиться строго определенного расстояния между нитями, что не позволяет получать трубчатые изделия с заранее заданными свойствами, например теплоизоляционными, звукоизоляционными или фильтрующими свойствами.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является создание трубчатых изделий из полимерного волокнистого материала с заранее заданными теплоизоляционными, звукоизоляционными и фильтрующими свойствами по всему объему трубчатого изделия.
Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является повышение качества изготовления и упрощение эксплуатации трубчатых изделий из волокнисто-пористого материала.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что трубчатое изделие из волокнисто-пористого материала содержит слои полимерных нитей, при этом каждый слой образован нитями, уложенными на оправку по циклоидообразной кривой линии с формированием между нитями и между слоями нитей по толщине стенки трубчатого изделия зигзагообразных открытых пор, причем в процессе укладки друг на друга нити трубчатого изделия соединены между собой сваркой или путем термосклеивания в местах контакта друг с другом.
В ходе анализа различных конструкций трубчатых изделий из волокнисто-пористого материала выявлено, что определяющим при их создании является способ укладки полимерных нитей на оправку. Укладка нитей по циклоидообразной кривой линии позволяет использовать оправку с практически любым профилем, что дает возможность создавать, как гладкие трубчатые изделия из волокнисто-пористого материала, так и гофрированные, изогнутые, зигзагообразные и практически любой другой формы в зависимости от конфигурации изделия, которое необходимо изготовить с заданными термоизоляционными, звукоизоляционными и другими свойствами, например износостойкостью, «радиопрозрачностью», т.е. свойством пропускать через трубчатое изделие электромагнитные волны различной природы происхождения, плотностью и целым рядом других свойств. Изменением скорости перемещения оправки представляется возможность регулировать плотность укладки нитей, что позволяет выполнять трубчатые изделия с заданной величиной открытых пор, причем в ходе исследования было установлено, что, например, наилучшие теплоизоляционные и звукоизоляционные свойства достигаются при выполнении трубчатых изделий с зигзагообразным профилем открытых пор. В результате достигается возможность создавать «дышащие» трубчатые изделия из термопластичного волокнисто-пористого материала, что приближает их по экологическим нормам к естественным материалам, таким как шерсть или хлопок, но имеющим заранее заданные свойства. Кроме того, представляется возможность создавать трубчатые изделия, которые имеют несколько слоев с разной величиной пористости, например, более плотные слои расположены с наружной стороны и менее плотные слои
расположены внутри стенки трубчатого изделия, что позволяет создавать жесткие по конструкции и легкие по весу трубчатые изделия, которые имеют также высокие теплоизоляционные и звукоизоляционные свойства. Термосклеивание нитей между собой или их сварка позволяет фиксировать положение нитей относительно друг друга и тем самым предотвращать изменение свойств трубчатых изделий в процессе их хранения, транспортировки и монтажа на изделие, например при сборке различного рода коммуникаций.
Описанная выше особенность конструкции трубчатых панелей из волокнисто-пористого материала с укладкой нитей по циклоидообразной кривой позволяет вводить в конструкцию трубчатого изделия армирующие материалы, например укладывать армирующие материалы, в частности стеклонити, между слоями волокнисто-пористого материала, причем соединение нитей волокнисто-пористого материала между собой позволяет фиксировать армирующие нити в объеме трубчатого изделия. Введение различного рода композиционных материалов в состав расплава полимерного термопластичного материала, из которого получают нити волокнисто-пористого материала, позволяет изменять физические свойства получаемых трубчатых изделий, например их прочность, гибкость, плотность и другие свойства. Послойная укладка волокнисто-пористого материала позволяет создавать ламинированные трубчатые изделия, причем в качестве ламинита могут быть использованы пленки, смолы, мастики, шпаклевки, штукатурка и целый ряд других конструкционных и строительных материалов. Возможность введения в состав расплава полимерного материала, из которого получают нити волокнисто-пористого материала, электропроводных добавок, например порошка углерода или порошков металлов, позволяет создавать трубчатые изделия с заданной величиной «радиопрозрачности», вплоть до практически полной «радиопрозрачности». Введение в состав расплава порошков износостойких или химически стойких материалов, например кварцевого песка, позволяет создавать износостойкие трубчатые изделия или химически стойкие трубчатые изделия.
На фиг.1 представлен поперечный разрез трубчатого изделия из волокнисто-пористого материала на многогранной трубчатой оправке. На фиг.2 представлена циклоидообразная траектория укладки полимерных нитей при образовании пористого слоя стенки трубчатого изделия.
Трубчатое изделие из волокнисто-пористого материала содержит слои 1 полимерных нитей, причем каждый слой 1 образован нитями, уложенными на оправку 2 по циклоидообразной кривой линии с формированием между нитями и между слоями 1 нитей по толщине трубчатого изделия зигзагообразных открытых пор 3. В процессе
укладки друг на друга нити панели соединяют между собой сваркой или путем термосклеивания в местах контакта друг с другом.
Трубчатые изделия из волокнисто-пористого материала изготавливают следующим образом.
Струю полимерного материала из форсунки под воздействием сжатого воздуха подвергают интенсивной вытяжке и таким образом превращают в волокна в виде тонкой нити, которые по циклоидообразной кривой линии (в ряде случаев эту кривую называют плоской спиралью, поскольку ее можно получить путем сплющивания цилиндрической витой пружины) равномерно или неравномерно, если это необходимо для регулирования свойств в слое трубчатого изделия, распределяют по наружной поверхности оправки 2, например оправки 2 с поперечным сечением в форме многоугольника, как это показано на фиг.1.
Взаимодействие полимерных волокон с закрученным потоком сжатого воздуха одновременно обеспечивает поддержание такого температурного режима, при котором расплав, достигая формующей поверхности оправки 2, охлаждается настолько, что сохраняет формоустойчивость нити и, вместе с тем, способность соединяться (свариваться или термосклеиваться) нитям между собой в местах их контакта. Попадая на формующую поверхность перемещающейся в осевом направлении и периодически поворачивающейся оправки 2 и соединяясь между собой, полимерные волокна образуют на ней равномерное по толщине и с заданными теплоизоляционными, звукоизоляционными, фильтрующими и другими свойствами покрытие в виде трубчатого изделия, имеющего волокнистую, ломанную или криволинейную или какую-либо другую заданную профилем оправки 2 пористую структуру, придающую ей указанные выше теплоизоляционные, звукоизоляционные, фильтрующие и другие свойства, в частности плотность. Толщина и плотность стенки трубчатого изделия регулируется скоростью осевого перемещения оправки 2 и/или стола, на котором она закреплена, относительно сопла или сопел форсунки (в зависимости от режима подачи полимерного материала), а количество слоев 1 числом раз прохождения оправки 2 под форсунками, что в конечном счете и позволяет создать трубчатое изделие из волокнисто-пористого материала с зигзагообразными открытыми порами 3. Сформированная поверхность полученного на оправке 2 волокнисто-пористого трубчатого изделия, как правило, прикатывается валиком для формирования заданной поверхности (гладкой или, например, гофрированной), а также, если это необходимо, для оплавления наружной поверхности трубчатого изделия.
Возможна регулировка, при которой формируют струи полимерного материала с различной толщиной, что дает возможность путем попеременной подачи полимерного
материала получать многослойные волокнисто-пористые трубчатые изделия со слоями волокнистого материала, имеющими различную структуру пор, и, следовательно, различные свойства, например различную теплоизоляционную или звукоизоляционную способность. С оправки 2 сформированный бесконечный трубчатый элемент поступает в узел обрезки для получения трубчатого изделия заданной длины. Далее трубчатые изделия упаковываются для транспортировки потребителю.
Настоящая полезная модель может быть использована в строительной и других отраслях промышленности для изготовления из нетканого полимерного материала теплоизоляционных трубчатых изделий со звукоизоляционными, фильтрующими свойствами или какими либо другими физическими или химическими свойствами.