CS208723B2 - Multilayer pipe from the plastic material,reinforced by the glass fibres - Google Patents

Description

(54) Vícevrstvá trubka z plastické hmoty, vyztužená skleněnými vlákny

Vynález se týká vícevrstvé trubky z plastické hmoty vyztužené skleněnými vlákny, která zahrnuje kromě vrstev plastické hmoty, obsahujících kousky skleněných vláken, vrstvy z plnivového granulátu., pojeného plastickou hmotou.

Je známo, že pro takové trubky je třeba podle účelu použití, například pro beztlakové kanalizační trubky ukládané do země, nebo pro tlaková potrubí používaná v rozsahu vnitřního tlaku 1 MPa a více, určitého množství skla jako výztužného materiálu, a že toto sklo je účelné rozdělit do více vrstev plastické hmoty, radiálně oddělených vrstvami plnivového granulátu. Trubky mají přitom při současné pružnosti v radiálním směru dostatečnou obvodovou tuhost a dostatečnou axiální pevnost v ohybu. To vede к tomu, že se v jednotlivých vrstvách podle známého stavu techniky dbalo na obvodovou orientaci kousků vláken, zatímco v ostatních vrstvách se dbalo na orientaci kousků vláken co možná nejvíce v axiálním směru. Přitom se v mnoha případech ukázalo, že požadované pevnosti byly dosažitelné jen při užití značně vysokých množství skla.

Tento nedostatek je odstraněn vynálezem jehož předmětem je vícevrstvá trubka z plastické hmoty, vyztužená skleněnými vlákny, která zahrnuje kromě vrstev plastické hmoty obsahujících kousky skleněných vláken vrstvy z granulátu pojeného plastickou hmotou, přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že podíl skla ve vyztužených vrstvách z plastické hmoty, ležících radiálně vně od vrstvy obsahující neutrální osu průřezu stěny trubky, je menší, než je podíl skla ve vyztužených vrstvách, ležících radiálně směrem dovnitř od vrstvy obsahující neutrální osu.

Poměr množství skla ve vrstvách radiálně směrem ven od vrstvy obsahující neutrální osu ku množství skla ve vrstvách radiálně dovnitř od vrstvy obsahující neutrální osu je

W podle výhodného provedení vynálezu přibližně 3:5.

V oblasti radiálně směrem ven i dovvitř od vrstvy obsahhjící neutrální osu jsou s výhodou vždy alespoň dvě vrstvy vyztužené skleněrými vlákny. Meei vrstvami vyztuženými skleněrými vlákny, ležícími radiálně směrem ven i dóvnntř od vrstvy obsíOiující neutrální osu jsou s výhodou umístěny vrstvy z plnivového granulátu pojeného plastickou hmotou, například písku.

Kousky skleněných vláken v alespoň dvou sousedních vyztužených vrstvách, ležících radiálně směrem ven i dovriítř od vrstvy obsahující neu^á^í osu, mm jí podle dalšího znaku vynálezu navzájem odlišnou orientaci, přičemž kousky skleněných vláken alespoň jedné vrstvy na radiálně vnější i v^n^itřní straně od vrstvy obsahující neutrální osu jsou orientovány ve směru obvodu.

Podle dalšího provedení vynálezu je vrstva ob8íalující neutrální osu vytvořena z granulátu pojeného plastickou hmotou.

H^mtr^nss^i^:í minožsví skla v obbasti ležící radiálně směrem ven od vrstvy obsíOmuící neutrální osu je s výhodou v rozmezí od 7 do 12·%, zatímco hmoonootní poddl skla v oblasti radiálně směrem dovr^t^ od vrstvy obsel™uiíci neutrální osu je. v rozmmzí od 10 do 18 %, a sice tak, že v obou oblastech klesá se vzrůstajícím průměrem trubky. V obbasti radiálně směrem ven od vrstvy obsahhuícX neutrální osu jsou s výhodou dvě vrstvy, vyztužené skleněnými vlákny, a · v oblasti radiálně směrem dovvntř od vrstvy obsalmuící neuurální osu tři vrstvy, vyztužené skleněnými vlákny, které jsou navzájem od sebe odděleny plnicím granulátem, například pískem, pojeným plastickou hmotou, přičemž vnější vyztužená vrstva radiálně vnější obbasILi a v^třní vyztužená vrstva radiálně v^třní oblasti od vrstvy obselhiuicí neutrální osu obsahuj přibližně 50 mm dlouhé, obvodově orientované kousky vláken, zatímco ostatní vyztužené vrstvy přibližně 50 mm dlouhé, libovolně orientované kousky skleněných vláken.

Podle· dalšího význaku vynálezu mrnožtví skla ve vrstvě obsalhiuíci neutrální osu obnáší 50 % celkového mrnožtví skla. Trubka s výhodou obsahuje sedm vrstev vyztužených skleněnými vlákny, které až na dvě přímo po sobě následnici ne jnnitřiější vyztužené vrstvy jsou od sebe odděleny vrstvami plnivového granulátu pojeného plastickou hmotou, přičemž kousky skleněných vláken ve vrstvě, která je směrem od obvodu dnmntř první, třetí a šesté, jsou orientovány ve směru obvodu a kousky vláken v ostatních vyztužených vrstvách jsou orientovány libovolně, a přičemž kousky vláken třetí vyztužené vrstvy jsou dvou až desetinásobně delší než kousky vláken v ostatních vyztužených vrstvách.

U takto řešených trubek lze při minimálním minožtví skla dosáhnout pevnnosi, odpovídající požadovanému účelu poouití, a to u trubek prakticky libovolného průměru, tj. průměru, mměncího se například mezi 30 a 300 cm.

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popise na příkladech provedení s ,odvoláním na připojené výkresy, ve kterých značí obr. 1 axiální řez stěnou beztlikcové trubky s pěti vyztuženými vrstvami, obr. 2 axiální řez stěnou první varianty k obr. 1 s pěti vyztuženými vrstvami, obr. 3 axiální řez stěnou druhé varianty k obr. 1 se čtyřmi vyztuženými vrstvami, obir. 4 axiální řez stěnou dalšího provedení trubky s pěti vyztuženými vrstvami a obr. 5 axiální řez stěnou varianty k obr. 4 se sedmi vyztuženými vrstvami.

Trubka z plastické hmoty, znázorněná na obr. 1, jíž se může užívat jako hladké trubky bez vnitřního tlaku s průměry mezi 50 a 200 cm, má pět vrstev z plastické hmoty, vyztužených kousky skleněných vláken, které jsou vzájemně odděleny vrstvami pláivovéUo granulátu, pojeného plastickou hmotou, například písku, avšak navzájem spojeny do celistvé konstrukce plastickou hmotou, vyskyt^icí se ve všech vrstvách. · Radiálně od vnějšího povrchu směrem dovrU^ jsou přiom uspořádány následnici vrstvy: ‘ povlaková vrstva a 'z ochranného povlaku, která má účelně tloušťku jen asi 1 mm, první vyztužená vrstva b, jejíž kousky skleněných vláken jsou přibližně 5 mm dlouhé a orientované obvodově, relativně tenká vrstva c plnivového granulátu, druhá vyztužená vrstva d, jejíž kousky skleněných vláken jsou cca 5 mm dlouhé a orientovanté libovolně ve' věech směrech, relativně silná vrstva e plnivového granulátu, jíž probíhá neutrální osa N stěny trubky, , třetí vyztužená vrstva f, obdobná jako vrstva d s 50 mm dlouhými, libovolně ori^<^no<^i^ťný^mL kousky skleněných vláken, relativně tenká vrstva g plnivového granulátu, čtvrtá vyztužená vrstva h obdobná jako vrstvy d a f, obsahu^cí 50 mm dlouhé, libovolně orientované kousky skleněných vláken, další relativně tenká vrstva i plnivového granulátu, pátá vyztužená vrstva k, obdobná jako první vyztužená vrstva b, vbsahutící cca 50 mm dlouhé, obvodově orientované kousky skleněných vláken a vnňtřní povlaková vrstva 1, maaicí účelně tloušťku asi 1 mm.

Podle požadovaného průměru trubky je poměr množsví skla, nutného pro dosažení požadovaných hodnot pevnnssi, a rozděleného do vrstev L a á, které leží, radiálně směrem ven od vrstvy e obsahutjcí neuurální osu N, a mn^sv! ve vrstvách f, h a k uložených radiálně směrem dovnntř od vrstvy obsahujjcí neetrální osu N přibližně 3:5· První a druhé vyztužená vrstva b, d musí být stejně silná, jakož L třetí a čtvrtá vyztužená vrstva f a h, zatímco pátá vyztužená vrstva k má vykazovat dvovitvt tloušťku čtvrté vyztužené vrstvy h.

Tloušťka vrstev b a d je vypočtena tak, aby 3/8 axiální pevnnosi trubky byly dány oM-assí stěny ležící radiálně směrem ven od vrstvy obs^a^ící neuurální osu N. Analogicky je vypočtena tloušťka vrstev f a h tak, aby oblast radiálně směrem doimňtř od vrstvy e, vbsahutící neu^áUní osu N přinášela přibližně 5/8 axiální pevnnosi. Tloušťky vrstev c plnivového granúlátu a čássi vrstvy e, ležící vně naturální osy N, jsou vypočteny tak, aby tato vnější část stěny poskytovala přibližně polovinu pevnc^si trubky, zatímco druhá polovina je rozdělena na vnátřní část vrstvy e a vrstvy g a i.

Přioom má m^ssy! skla ve vrstvách ležících radiálně vně od neu^ělní osy N činit podle průměru trubky 7 až 9 % hmotnost, zatímco mla0saví skla ve vrstvách ležících radiálně směrem od aeetrálaí osy N včetně vrstvy povlakové se pohybuje v rozm^í^í 10 a 14 % hmotnos!. Věěší hodnota přioom platí vždy pro malé průměry trubky a meaší hodnota pro větší průměry trubky. Díky danému rozdělení obsahu skla vrstev plnivového granulátu, je možno ^pro kh^ždý způsob ^oHtí a velkost určit v^ždy nejpMznivSjší ^počelt vrstev, jeji^ tloutóku a orientaci vláken. Je ahInoo^eímé, že tyto trubky mohou být vyráběny jak odstřeďovacím , způsobem v duté formě, tak nanášením na jádro nebo kombinaci těchto postupů.

U varianty, ukázané na obr. 2 je meei vyztu^ovanými vrstvami h a k ležícími v čássi radiálně směrem dovintř od aeetrálaí osy N, vypuštěna vrstva i plnicího granulátu, přičemž struktura vyztužených vrstev však odpovídá struktuře příkladu podle obr. 1. pevnost těchto trubek je ^^íooo o něco meaší než pevnost výše popsaných- trubek.

Obr. 3 znázorňuje příklad, jehož se užívá zejména pro větší průměry, například od 120 cm a více. Trubka má čtyři vrstvy b, d, f a k, vyztužené skleněnými vlákny, přieemž radiálně vnější vrstva b a. radiálně v^á-třní vrstva k vbsahutí obvodově orientované kousky skleněných vláken, zatímco vrstvy (1 a f, které bezprostředně sousedí každá s vdpponídhící vrstvou z předchozích vyztužených vrstev b a jt, tedy bez beuiluUlé vrstvy plnivového granulátu, vbsahutí kousky skleněný^- vláken, orientované libovolně do všech smí^ů. Ve všech případech však platí, - že vyztužené vrstvy b, d aachUzeeící se radiálně směrem vně od osy N vbsahutí méně skla než vrstvy f a k na(^)^h^zeej^<^:í se radiálně směrem doro^^ od neučiní osy N. Přioom má mít vrstva b jen polovicí tlou^šť^u ne^ž vrs^a d zatímco obě vrstvy f a k jsou účelně stejně silné. U tohoto uspořádání se ukazuje výhodným udržovat obsah skla vnější obiassi (podle průměru trubky) alespoň mmei 12 a 10,5 % hmotnos! a obsah skla ve nn^atřn^í oblast,! - alespoň mezi ¹⁸ a I5,⁵ % ^ootno^.

Pevnost tlakových trubek proti působení vnitřního tlaku o velikosti např. 1 MPa i více vyžaduje vyztuUit i střední oblast okolo oeuuráloí osy, přUemž toto vyztužení musí zvyšovat obvodovou pevnost v tahu. Ukazuje se, že trubka s více vrstvami popisovaného druhu to jest s menším mnostvím skla na vnější straně než ve vnitřní dássi, může být zhotovena i jako taakovS trubka, pokud je ve střední obbassi umístěna vyztužená vrstva, obsaahjjcí přibližně polovinu celkového moosivi skla a jejíž kousky skleněných vláken jsou relativně dlouhé, nappíklad mezi 60 a 300 mm a orientované ve směru obvodu.

Přitom je možné uspořádat v ^bassi radiálně směrem ven od vrstvy obsabhjící neetrální osu N jen jednu nebo dvě vyztužené vrstvy, zatímco v radiálně vnitřní, více skla obsahuuící ohlasíi jsou účelně dvě nebo více vyztužených vrstev. Příklad takové trubky ukazuje obr. 4. Raaiálně vnější vyztužená vrstva b a radiálně vnitřní vyztužená vrstva k obsan^í relativně krátké, například 50 mm dlouhé kousky skleněných vláken orientovaných ve směru obvodu, zatímco vyztužené vrstvy d a £, oddělené směrem ke středu stěny od vrstev b a k relativně tenkými, o tloušťce 1 až 2 mm vrstvami £ resp. g plnivového granulátu, obsaahj rovněž relatvvně krátké kousky skleněných vláken, libovolně orientovené do všech stran.

Vyztužená vrstva a, obesarnuící n^i^ui^i^lní osu N a ležící mezi dvěma vrstvami e^ , e₂ plnivového granulátu, obsahuje relatvvně dlouhé (nappíklad 200 mm) obvodově orientované kousky skleněných vláken. Mno^v! skla ve vnější oběsil, tj. vrstvách £ a d, střední obessi, tj. vrstvě m a vnitřní tbiastV, tj. vrstvě £ a k obnáššeí přiom účelně 3/16, 8/16 a 5/16 celkového množiv! skla. Vrstva g plnivového granulátu by měla být přiblžimě až 2 mm siloá, zatímco tloušťka vnčJšX vrstvy £ plnivového granulátu leží účelně mezi á 4 mm.

Obbvváště výhodný příklad provedení tlakové trubky je znázorněn na obr. 5. Trubka má sedm vyztužených vrstev b , d, m, £, £₂, k a £^, jejichž struktura co do délky a orientace kousků skleněných vláken odpovídá struktuře analogicky označených vrstev předcházzejících příkladů. Vrstva £ plnivového granulátu má i zde obsahovat více plnivového granulátu než radiálně vnitřní vrstvy g| a g₂, zatímco i zde činí poměr poživí skla b, d ku m^o^v! skla ve vrstvě 3 ku mno^v! ve vrstvách £ , £2» k a ·£3 3 výhodou 3/16:8/16:5/16. V závislosti na pevnoosi prooi působení vnitřního tlaku, požadované pro trubku určitého průměru, je určováno nutné celkové mno^v! skla, načež mohou být vypočteny moožsví a tloušOky různých vyztužených vrstev.

Popsané trubky je tedy možno přesně přizpůsoobt stávajícímu účelu užiti, aniž by bylo nutno pouužt zbytečně mnoho drahého skla.

Claims (10)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Vícevrstvá trubka z plastické hmoty, vyztužená skleněnými vlákny, která zahrnuje kromě vrstev plastické hmoty obsaahuících kousky skleněných vláken vrstvy z granulátu pojeného plastickou hmotou, vyznačená tím, že poddl skla ve vyztužených vrstvách z plastické hmoty (b, d) ležících radiálně vně od vrstvy (e; m) o^í^s^auulící oeuuráloí osu (N) průřezu stěny trubky, je meeií, oež je poddl skla ve vyztužených vrstvách (f, h, k), ležících radiáloě směrem doovitř od vrstvy (e; m) obsaahuící oeuuráloí osu (N).
2. 2. Vícevrstvá trubka z plastické hmoty podle bodu 1, vyznačená tím, že poměr skla ve vrstvách (b, d) radiálně směrem vem od vrstvy (e; m) obsaahuící oeuuráloí osu (N) ku množív! skla ve vrstvách (f, h, k) radiálně směrem doovitř od vrstvy (e; m) tbssalutící oeuuráloí osu (N) je při^AžcS 3:5. .
3. 3. Vícevrstvá trubka z plastické hmoty podle bodu 2, vyznačená tm, ' že v o^assi radiálně sm^re^m veo i doovitř od vrstvy (e; m) obsea^í^ oeeuráloí osu (N) jsou vždy alespoň dvě vrstvy vyztužené skleněnými vlákny (b, d; f, k).
4. 4. Vícevrstvá trubka z plastické hmoty podle bodu 3, vyznačená tím, že mezi vrstvami (b, d, f, h, k) vyztuženými skleněnými vlákny, ležícími radiálně směrem ven i doovitř od vrstvy (z; m) obsaahjící osu (N) jsou umístěny vrstvy (c, g, i) z plnivového granulátu pojeného plastickou hmotou, nappíklad písku.
5. 5. Vícevrstvá trubka z plastické hmoty podle bodu'3, vyznačená tím, že kousky skleněných vláken v alespoň dvou sousedních vyztužených vrstvách, ležících radiálně směrem ven i dovvítř od vrstvy (z) obsahující oezuráloí osu (N), mají navzájem odlišnou orientaci, ppi^eemž kousk^y skleněnýc^h vlÉíkeo alesp^ jedné vrstvy ^(b; k) na ra^áloě vnější ⁱ vnitřní straně od vrstvy (z) obsthlutjcí oezuráloí osu (N) jsou orientovány ve směru obvodu.
6. 6. Vícevrstvá trubka podle jednoho z bodů 1 až 5, vyznačená tím, že vrstva (z) obsaUuuící naturální osu (N) je vytvořena z granulátu pojeného plastickou hmotou.
7. 7. Vícevrstvá trubka podle jednoho z bodů 4 až 6, vyznačená tím, že hmoonostní mnoožtví skla v ohlasU ležící radiál ně směrem ven od vrstvy (z) vbsaαutící oezuráloí osu je v rozmezí od 7 do 12 %, zatímco hrnoooootní podíl skla v «зЬ^в^ radiálně směrem dooriitř od vrstvy (e) vbsahutící oezuráloí osu (N) jz v rozmezí od 10 do 18 % a sice tak, že v obou oblastech klesá se vzrůstajícím průměrem trubky.
8. 8. Vícevrstvé trubka z plastické hmoty podle bodu 7, vyznačená tím, že v ohlassi . radiálně srném ven od vrstvy (z) vbsαhutící oezuráloí osu - (N) jsou dvě vrstvy (b, d) vyztužené skleněnými vlákny a v oblhssi radiáloě směrem doomii/r od vrstvy (e) vbsahutjcí oeuuráloí osu (N) ' tři vrstvy (f, h, k) vyztužené skleněnými vlákny, které jsou navzájem od sebz odděleny plnicím granulátem, nappíklad pískem, pojeným plastickou hmc^o^t^^, přiZemž vnější vyztužená vrstva (b) radiálně vnější oblasti a vnitřní vyztužená vrstva (k) radiálně vnitřní oM-asli od vrstvy (z) obsahutící oeuuráloí osu (N) obseautϊ.přibližně 50 mm dlouhé, obvodově vrizn0ovhoé kousky vláken, zatímco ostatní vyztužené vrstvy (d, f, h) obsadu! přibližně 50 mm dlouhé, libovolně orienoované kousky skleněných vláken.
9. 9. Vícevrstvá trubka z plastické hmoty podle jednoho z bodů 1 až 5, vyznačená tím, že vrstva (m) vbsthutíií oezuráloí osu (N) je vyztužená skleněnými vlákny a množU! skla v této vrstvě obnáší 50 % celkového množní skla.
10. 10. Vícevrstvá trubka z plastceké hmoty podle bodu 9, vyznačená tím, že obsahuje sedm nrttzn (b, d, m, fp fp f^g, k) vyztužených skleněnými vlákny, které až na dvě přímo po sobě následníci n^;^’^r^itřoěiší vyztužené vrstvy (k, f£) jsou od sebe odděleny vrstvami (c, e₂, gp g₂) plnivového granulátu pojeného plastickou hmotou, přčZemž kousky skleněných vláken vz vrstvě, která je směrem od obvodu íoovíUP první (b), třetí (d) a šestá (k), jsou orientovány ve směru obvodu a kousky vláken v ostatcích vyztužených vrstvách (m, f, . f₂, £3) - jsou orientovány libonoloě, a přieemž kousky vláken třetí vyztužené vrstvy (d) jsou dvou až desetinásobně delší než kousky vláken v ostatních vyztužených vrstvách (b, k, ^m, ^f 1 , ^f2 ’ X⁾ *