СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБЫ ДЛЯ МИКРОТОННЕЛИРОВАНИЯ
METHOD OF MANUFACTURING A TUBE FOR MICROTONALING

Изобретение относится к производству стеклопластиковых труб для микротоннелирования, изготовленных методом непрерывной намотки.
Известен способ изготовления изделий трубчатой формы, при котором его образуют слоями стекловолокна, уложенного с образованием полотна, связанного между слоями связующим, при этом изделие получают при намотке на оправку слоями поперечных, прижимных, продольных и уплотняющих нитей стекловолокна, а пропитку связующим производят при вращении оправки (RU №232069, В28В 21/48, 1963 г.).
Известен способ изготовления изделий трубчатой формы, при котором трубу выполняют в виде четырехслойной конструкции намоткой четырех слоев, при этом она содержит в качестве минерального наполнителя до 53% песка с максимальным размером зерен до 0,63 мм, а также 22% ровинга из стеклянных нитей марки РБН (ГОСТ 17139-79) и 25% связующего (авторское свидетельство СССР №1549773 С1, 1990 г.).
Известен способ производства труб из композиционных материалов на термореактивном связующем (Батаев А.А., Батаев В.А. "Композиционные материалы: строение, получение, применение". - М.: Университетская книга; Логос, - 400 с., 2006 г.). Сущность способа заключается в том, что на разъемную оправку многослойно спирально наматывают ровинговую нить, пропитанную связующим. В результате внутренняя поверхность трубы формируется за счет оправки, а наружная - за счет многослойной спиральной намотки ровинговой нити, пропитанной связующим. При таком способе производства диаметр изготавливаемой трубы и ее длина определяются размерами оправки. Помимо того что оправка представляет собой сложное изделие, пригодное для изготовления трубы одного типоразмера, использование способа для производства толстостенных труб требует длительного времени намотки, связанного с относительно тонким размером ровинговой нити. В этом случае время намотки вступает в противоречие с заданным фиксированным временем гелеобразования необходимого объема используемого связующего, и вследствие тепловыделений, сопровождающих отверждение смолы, возможен перегрев ламината трубы.
Из патента RU 2112652 (опублик. 10.06.1998) известен многослойный корпус, содержащий несколько слоев из смеси связующего и волокнистого наполнителя, взятых в различных соотношениях, внутренний из которых содержит углеродную ткань, а наружный - стекловолокнистый наполнитель, и промежуточный слой.
Недостатком аналога является:
- конструктивная сложность изготовления, заключающаяся в использовании термопластичных полимеров в промежуточных слоях для уменьшения возможности расслоения;
- необходимость отдельного просушивания слоев;
- введение дополнительного слоя из термопластичного полимера для использования, в том числе в системах холодного водоснабжения;
- сварка термопластичных полимеров с обязательным провариванием слоев с помощью прикатывания сварочным роликом при температуре 145-155°C.
Заявленный способ изготовления стеклопластиковой трубы для микротоннелирования позволяет обеспечить надежную связь между слоями композита, снизить конструктивную сложность изготовления и исключить возможность расслоения за счет адгезионных свойств связующего и сквозной пропитки армирующих компонентов в слоях и слоев между собой внутри стенки трубы. Производство труб по данной технологии не требует дополнительных операций для соединения слоев стеклокомпозита.
Указанный технический результат достигается следующим.
Физико-механические и химические свойства трубы определяются типом примененной для ее производства смолы и пропорциональным соотношением армирующих наполнителей по слоям.
Оправка для изготовления трубы представляет собой цилиндрическую поверхность длиной 6000 мм, сформированную с помощью стальной ленты шириной от 30 до 60 мм, намотанной на пространственный каркас стык в стык.
При вращении оправки происходит намотка стальной ленты на начало оправки, ее укладка и продвижение витков ленты вдоль оправки за счет работы толкателей на поверхности заходной план-шайбы, сход ленты с оправки и ее возврат в начало оправки через систему роликов возвратного и натяжного механизмов.
Данная конструкция обеспечивает непрерывное движение поверхности оправки в осевом направлении и непрерывное производство трубы.
Смола с ускорителем загружаются в емкости-смесители, в которых обеспечивается равномерное перемешивание и термостатирование, кварцевый песок загружается в накопительный бункер с системой пневмотранспорта, в котором обеспечивается его термостатирование.
Предварительно ускоренная смола из емкостей-смесителей и катализатор посредством трубопроводов подаются на установку для изготовления стеклопалстиковых труб в пневмосмесители, в которых обеспечивается их перемешивание и полученый связующий состав через дозирующий лоток подается на поверхность оправки для формирования композита.
В результате смешивания смолы и катализатора в определенных пропорциях через расчетное время происходит экзотермическая химическая реакция полимеризации.
Для предотвращения прилипания внутренней поверхности трубы к оправке применяется полиэтилентерефталатная разделительная пленка (ПЭТ).
Для формирования первого (лайнерного) слоя трубы одновременно со связующим составом на поверхность оправки подается стеклоткань типа «С» и рубленный стеклоровинг, который дает разнонаправленное армирование. Для обеспечения кольцевого напряженного армирования и удержания рубленного ровинга и применяется намоточный стеклоровинг.
Зона подачи связующего состава и стеклоровингов лайнерного слоя определяется в зависимости от диаметра изготавливаемой трубы, но не менее 200 мм.
С учетом того, что за полный оборот оправки происходит осевое смещение ее поверхности на ширину ленты, количество слоев формируемого композита в лайнерном слое трубы соответствует отношению ширины зоны подачи сырья к ширине ленты. Полимеризация данных слоев происходит одновременно, в результате чего формируется монолитная структура стеклокомпозита.
При формировании структурного слоя одновременно с подачей связущего на поверхность лайнерного слоя подается кварцевый песок, рубленный ровинг и намоточный ровинг.
Равномерная пропитка всех компонентов связующим и удаление воздуха из формируемого композита обеспечивается поддержанием постоянного натяжения нитей намоточного стеклоровинга и работой прикаточных валов на поверхности формируемого тела трубы.
Количество слоев структурного слоя зависит от ширины зоны подачи сырья и соответствует отношению ширины зоны подачи сырья к ширине ленты.
Минимальная ширина зоны подачи сырья составляет 760 мм.
Сформированная заготовка трубы перемещается вместе с поверхностью оправки в осевом направлении.
Для формирования внешнего защитного слоя на сформированный структурный слой подается стеклоткань типа «С» или типа «Е», пропитываемая структурной смолой.
Для полного отверждения сформированная труба подвергается нагреву в зонах с инфракрасными лампами.
После схода с оправки полимеризованная труба выходит на опорные столы, и при достижении необходимой длины производится фрезеровка посадочного места под муфту и распил трубы.
При производстве труб для питьевого водоснабжения трубы подвергаются термической обработке в печи постполимеризации - степень полимеризации после термообработки составляет 98-99%.
Использование армирующих наполнителей, кварцевого песка и различных видов полиэфирных смол обеспечивает повышенную жесткость, химическую стойкость и герметичность труб.
Получаемые характеристики труб для микротоннелирования:
- кольцевая жесткость 32000-1000000 Па;
- предел прочности при сжатии 90,3 МПА
позволяют применять для бестраншейной прокладки трубопроводов водоснабжения, канализации и инженерных сетей различных назначений.