многослойная композиционная труба и способ ее изготовления

Формула изобретения

1. Многослойная композиционная труба для переноса воды или газа или использования в сантехническом, отопительном, охладительном оборудовании или системах кондиционирования воздуха, включающая: бесшовную медную трубу (1), внешняя поверхность которой покрыта оксидным слоем (2) толщиной от 0,1 до 1 мкм, полученным окислением внешней поверхности трубы; по меньшей мере один промежуточный связующий слой (3) на указанном оксидном слое (2), состоящий в основном из линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП), который содержит функциональные группы малеинового ангидрида, и содержащий от 1 до 2 мас.% добавки деактиватора металла, и по меньшей мере один внешний полимерный слой (4) на указанном промежуточном связующем слое (3), состоящий в основном из высокомолекулярного полимерного материала и 2-4 мас.% добавки ингибитора горения.

2. Многослойная композиционная труба по п.1, где шероховатость поверхности, R_a, указанного оксидного слоя (2) составляет от 200 до 900 нм.

3. Многослойная композиционная труба по п.1, где указанный оксидный слой (2) получен: а) окислением бесшовной медной трубы (1), внутренний диаметр которой менее 26 мм, в атмосфере азота и воздуха при температуре от 550 до 700°С, или б) окислением бесшовной медной трубы (1), внутренний диаметр которой более 26 мм, в атмосфере воздуха при температуре от 150 до 250°С в газопламенном устройстве, включающем множество горелок по периметру указанной трубы.

4. Многослойная композиционная труба по п.1, где толщина указанного промежуточного связующего слоя (3) составляет от 0,05 до 0,15 мм.

5. Многослойная композиционная труба по п.1, где указанный деактиватор металла представляет собой смесь ПЭНП и фенольного антиоксиданта.

6. Многослойная композиционная труба по п.1, где указанный ингибитор горения представляет собой смесь ЛПЭНП и производного триазина.

7. Многослойная композиционная труба по п.1, где толщина указанного внешнего полимерного слоя (4) составляет от 1,5 до 5,1 мм.

8. Многослойная композиционная труба по п.1, где для увеличения теплопроводности указанного внешнего полимерного слоя (4) по меньшей мере до 90 Вт/мК в указанный внешний полимерный слой (4) добавлены оксиды меди.

9. Многослойная композиционная труба по любому из пп.1-8, где на внешней поверхности указанного внешнего полимерного слоя (4) нанесено рифление.

10. Многослойная композиционная труба по п.9, где рифление нанесено рифлеными роликами после проведения экструзии.

11. Способ изготовления многослойной композиционной трубы по п.1, включающий стадии: очистки указанной бесшовной медной трубы (1) растворителем; окисления внешней поверхности указанной бесшовной медной трубы (1): а) в атмосфере азота и воздуха при температуре от 550 до 700°С, если внутренний диаметр указанной трубы менее 26 мм, или б) в атмосфере воздуха при температуре от 150 до 250°С в газопламенном устройстве, включающем множество горелок по периметру указанной трубы, если внутренний диаметр указанной трубы более 26 мм; экструзии указанного промежуточного связующего слоя (3) на указанную бесшовную медную трубу (1) при температуре от 200 до 230°С, и экструзии указанного внешнего полимерного слоя (4) на указанный промежуточный связующий слой (3) при температуре от 210 до 250°С.

Описание изобретения к патенту

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к многослойной композиционной трубе и способу ее изготовления. В частности, настоящее изобретение относится к многослойной композиционной трубе, которая может быть использована в сантехническом и отопительном оборудовании. Она может быть использована также для переноса воды в охладительных системах (холодильниках с вентиляторами и кондиционерах), в отопительном и охладительном оборудовании, для высокоэффективных охладительных систем в зданиях без риска конденсации влаги (наличия точки росы), а также для переноса газов (хладагентов, горючего и природного газа).

Уровень техники

Как известно, в сантехническом, отопительном и охладительном оборудовании, в системах кондиционирования воздуха, а также в газопередающем оборудовании применяют трубы, которые должны быть изготовлены в бесшовном виде из меди высокой чистоты (восстановленной с использованием фосфора). Недостатки этот способа приведены ниже.

1. Тепло легко рассеивается в окружающую среду, т.к. медь обладает высокой теплопроводностью, поэтому снижается эффективность систем центрального отопления.

2. Для достижения необходимой прочности при применении в водопроводной или отопительной системах эти трубы требуют повышенного расхода меди.

3. Трубы не обладают достаточной гибкостью, что особенно проявляется, когда сгибание нужно провести без использования инструментов.

4. Если трубу эксплуатируют во влажной окружающей среде, ее внешняя поверхность может подвергаться разрушению с вероятностью возникновения сквозных отверстий в стенках трубы по причине коррозии.

5. Наконец, в системах охлаждения с использованием холодильника и вентилятора возможно образование росы на медных стенках труб, что является неблагоприятным условием в отношении стойкости труб (процесс коррозии).

В настоящее время для передачи горячей воды в системах отопления с минимальными тепловыми потерями в окружающую среду широко применяют медные трубы с пластиковым покрытием. Это бесшовные медные трубы с поливинилхлоридным (ПВХ) покрытием, не сцепленным с медной трубой, что минимизирует потери тепла; и в нем сделаны прорези, чтобы облегчить ручную обработку (т.е. сгибание).

Этот способ имеет следующие недостатки.

1. Свободное пространство между двумя независимыми составными частями (медной и пластиковой), а также воздух, попавший через прорези, снижают эффективность систем обогрева полов.

2. Увеличивается время монтажа, т.к. пластиковое покрытие должно быть удалено для достижения водонепроницаемости соединений.

3. Трубы не обладают гибкостью, что особенно проявляется, когда сгибание нужно провести без использования инструментов.

4. Если трубу эксплуатируют во влажной окружающей среде, через прорези в пластиковом покрытии влага может проникать между медной трубой и покрытием, что может привести к процессу коррозии.

5. Наконец, в системах охлаждения с использованием холодильника с вентилятором возможно образование росы на медных стенках труб, что является неблагоприятным фактором в отношении стойкости труб (процессы коррозии) и тепловой эффективности систем, в которых применяют такие трубы.

Также известны трубы с гладким пластиковым покрытием (без прорезей) для осуществления теплообмена между трубой и окружающей средой. Этот способ имеет следующие недостатки.

1. Свободное пространство между двумя независимыми составными частями (медной и пластиковой), в которое может попасть воздух, что снижает эффективность систем обогрева полов.

2. Увеличивается время монтажа, т.к. пластиковое покрытие должно быть удалено для достижения водонепроницаемости соединений.

3. Трубы не обладают гибкостью, что особенно проявляется, когда сгибание нужно провести без использования инструментов.

Кроме того, известны трубы, изготовляемые из пластика и алюминия согласно Национальному Стандарту США ASTM F 1335. Они включают множество слоев пластика (полиэтилена или других видов пластика), армированных многослойными алюминиевыми трубами. Изделие, полученное этим способом, по качеству уступает предлагаемому в настоящем изобретении по следующим причинам.

1. Диапазон допустимых отклонений в размерах (диаметра трубы и толщины стенок) больше, т.к. нанесение множества слоев пластика в полужидком состоянии приводит к неравномерному распределению пластика. Напротив, в предлагаемой в настоящем изобретении трубе слои пластика наносят на внешнюю поверхность уже изготовленной металлической трубы с более строгими допустимыми отклонениями в размерах, что благоприятствует равномерному распределению полужидкого пластика.

2. В связи с вышеупомянутым недостатком не гарантируется водонепроницаемость соединений в системе.

3. На монтаж требуется большее время.

4. В процессах охлаждения, нагрева и заполнения горячей водой система, изготовленная из пластика и алюминия, менее надежна и имеет меньший срок службы по сравнению с системой, изготовленной из меди и пластика, из-за большего коэффициента термического расширения (явления усталости и неплотных соединений).

5. Такие трубы хуже переносят внезапные увеличения давления или отрицательные давления в системе (гидравлический удар или вакуум), т.к. металлическая часть (алюминий), от которой зависит их способность выдерживать напряжения, является сварной, а также из-за того, что механические свойства сварного алюминия хуже по сравнению с медью, тогда как металлическая часть предлагаемого в настоящем изобретении изделия однородна, не имеет швов и устойчива к гидравлическим ударам.

6. Такие трубы хуже переносят длительное гидростатическое давление, что связано с меньшей прочностью сварной металлической алюминиевой трубы, в отличие от однородной металлической стенки медной трубы предлагаемого в настоящем изобретении изделия.

7. Качество сварной металлической трубы в отношении прочности сварки трудно контролировать, поэтому в этих трубах повышена вероятность проявления недостатков сварки (скрытых дефектов), и следовательно, понижена локальная прочность, тогда как качество медной трубы, напротив, можно полностью контролировать высоконадежной электронной системой "вихревых токов", которая показывает превосходные результаты для бесшовных труб (проверка трубы на 100%).

8. Колебания давления при низких и высоких температурах приводят к отслаиванию внутреннего пластикового покрытия от алюминиевой арматуры (например, во время подачи горячей воды (~90°С)), что вызвано скачками температуры между внутренними и внешними стенками из-за ограниченной теплопроводности пластика, тогда как предлагаемое в настоящем изобретении изделие, напротив, не содержит внутреннего изолирующего пластикового слоя.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является преодоление недостатков, указанных в предыдущем разделе.

Следовательно, задача настоящего изобретения состоит в улучшении технических характеристик обеих составляющих частей многослойной композиционной трубы, важных для обслуживания и скорости монтажа (например, сгибания, соединения, регулировки), а также в достижении оптимальной комбинации термических и механических свойств обоих материалов.

Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание указанной многослойной композиционной трубы, устойчивой к воздействию высоких температур, характерных для закрытых отопительных систем, а именно температур выше 95°С, и выдерживающей предельные рабочие давления, возникающие в газопередающих системах, от 0,01 до 1 МПа и выше.

Дополнительной задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления многослойной композиционной трубы.

Указанные задачи решает многослойная композиционная труба, включающая: бесшовную медную трубу (1), внешняя поверхность которой покрыта оксидным слоем (2) толщиной от 0,1 до 1 мкм; по меньшей мере один промежуточной связующий слой (3) на указанном оксидном слое (2), состоящий в основном из линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП) и содержащий от 1 до 2 мас.% добавки деактиватора металла, и по меньшей мере один внешний полимерный слой (4) на указанном промежуточном связующем слое (3), состоящий в основном из высокомолекулярного полимерного материала и 2-4 мас.% добавки ингибитора горения.

Кроме того, указанные задачи решает предложенный способ изготовления многослойной композиционной трубы, включающий стадии: очистки указанной бесшовной медной трубы (1) веществом на основе нефтепродуктов; окисления внешней поверхности указанной бесшовной медной трубы (1): а) в атмосфере азота и воздуха при температуре от 550 до 700°С для многослойной композиционной трубы с внешним диаметром менее 32 мм или б) в атмосферном воздухе при температуре от 150 до 250°С в газопламенном устройстве, включающем множество горелок по периметру указанной трубы, для многослойной композиционной трубы с внешним диаметром более 32 мм; экструзии указанного промежуточного связующего слоя (3) на указанную бесшовную медную трубу (1) при температуре от 200 до 230°С; и экструзии указанного внешнего полимерного слоя (4) на указанный промежуточной связующий слой (3) при температуре от 210 до 250°С.

В предпочтительном воплощении настоящего изобретения шероховатость поверхности R _a оксидного слоя (2) многослойной композиционной трубы составляет от 200 до 900 нм.

В другом предпочтительном воплощении настоящего изобретения оксидный слой (2) получают: а) окислением бесшовной медной трубы (1) в атмосфере азота и воздуха при температуре от 550 до 700°С для многослойной композиционной трубы с внешним диаметром менее 32 мм или б) окислением бесшовной медной трубы (1) в атмосферном воздухе при температуре от 150 до 250°С в газопламенном устройстве, включающем множество горелок по периметру указанной трубы, для многослойной композиционной трубы с внешним диаметром более 32 мм.

Кроме того, предпочтительное значение толщины промежуточного связующего слоя (3) составляет от 0,05 до 0,15 мм.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, деактиватор металла представляет собой фенольный оксидант, а ингибитор горения представляет собой производное триазина.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, толщина внешнего полимерного слоя составляет от 1,5 до 5,1 мм.

В особом воплощении настоящего изобретения для увеличения теплопроводности указанного внешнего полимерного слоя (4) по меньшей мере до 90 Вт/мК в указанный внешний полимерный слой добавляют оксиды меди.

В другом особом воплощении настоящего изобретения на внешнюю поверхность указанного внешнего полимерного слоя (4) наносят рифление: а) специально сконструированными экструзионными головками или б) рифлеными валиками после проведения экструзии.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 изображен разрез многослойной композиционной трубы согласно настоящему изобретению (без соблюдения масштаба), где цифрами обозначены: 1 - бесшовная медная труба, 2 - оксидный слой, 3 - промежуточный связующий слой, 4 - внешний полимерный слой.

Раскрытие изобретения

Изготовление бесшовной медной трубы

В качестве исходного материала для изготовления бесшовной медной трубы 1 используют цилиндрические заготовки из чистой меди (99,95% Cu), восстановленной фосфором. Заготовки предварительно нагревают примерно до 900°С для того, чтобы медь стала более мягкой и податливой. Затем подогретые заготовки помещают в мощный пресс, где они подвергаются двойному воздействию плунжера, который сначала продавливает в них отверстие, а затем выдавливает их в прямой отрезок медной трубы. Горячую трубу немедленно охлаждают водой до комнатной температуры.

Затем полученную медную трубу подвергают нескольким последовательным стадиям прокатки через ряд фильер, диаметры которых меньше диаметров подаваемых медных труб, что приводит к уменьшению диаметра трубы на каждой стадии. Для контроля уменьшения диаметра на этих стадиях внутрь трубы помещают инструмент специальной формы, так чтобы силы трения, возникающие при прокатке, удерживали его неподвижно в определенной точке, в которой труба проходит через фильеры.

Вышеупомянутые процессы проводят в холодном состоянии (холодная прокатка) в следующей последовательности.

А. Изготовление медных труб в виде гибких плоских спиралей или жестких прямых отрезков с внутренним диаметром от 10 до 26 мм и толщиной стенок от 0,20 до 0,60 мм:

прямая прокатка труб на прокатном стане, прямая прокатка в станке типа "Шумаг", прямая прокатка с последующим наматыванием на барабан (волочильный стан). На этой стадии трубу сматывают в круглые витки (бухты) для облегчения транспортировки внутри производственной зоны и затем передают на другой прокатный стан (горизонтальный волочильный стан). Начиная с этого момента и далее, перемещение каждой смотанной в виток трубы внутри производственной зоны осуществляют в корзинах. Для достижения конечных размеров трубы {10-26 мм}×{0,20-0,60 мм} проводят ряд стадий прокатки на прокатных станах барабанного типа (барабанах для кассетного волочения), после чего трубу направляют в цех нанесения пластикового покрытия.

Б. Изготовление жестких прямых отрезков металлических труб с внутренним диаметром от 26 до 97,1 мм и толщиной стенок от 0,50 до 1,50 мм:

прямая прокатка труб на прокатном стане, прямая прокатка в станке типа "Шумаг", прямая прокатка на прокатных станах с использованием конической вставки (дорна) внутри трубы, сохраняющей неподвижность в трубе (неподвижный дорн) с помощью стержня. Для облегчения транспортировки внутри производственной зоны полученные прямые отрезки трубы разрезают на куски меньшей длины. Конечные размеры прямых отрезков трубы, перемещаемых по конвейеру для предстоящего нанесения пластикового покрытия, составляют {26-97,1 мм}×{0,50-1,50 мм}.

Изготовление многослойной композиционной трубы с использованием бесшовной медной трубы 1 с внутренним диаметром от 10 до 26 мм и толщиной стенок от 0,20 до 0,60 мм

Бесшовную медную трубу 1 (размеры приведены в таблице 1) после очистки растворителем вводят в обжиговую печь и нагревают внутри обжиговой печи в атмосфере азота и воздуха до температуры от 550 до 700°С для окисления внешней поверхности трубы. Толщина оксидного слоя 2 составляет от 0,1 до 1,0 мкм.

На этой стадии также очищают внутреннюю поверхность бесшовной медной трубы 1, продувая через нее воздух. Кроме того, снижается жесткость бесшовной медной трубы.

Предпочтительно обжиг бесшовных медных труб 1, изготовленных в виде бухт, проводить при температуре от 600 до 700°С, а обжиг бесшовных медных труб, изготовленных в виде прямых отрезков, проводить при температуре от 550 до 650°С.

Затем обожженную бесшовную медную трубу 1, внешняя поверхность которой покрыта оксидным слоем 2, охлаждают на воздухе.

После достаточного охлаждения бесшовную медную трубу 1 пропускают через первую экструзйонную головку, где на оксидный слой 2, покрывающий внешнюю поверхность бесшовной медной трубы, через первичный экструдер выдавливают связующий компонент, состоящий из ЛПЭНП с группами малеинового ангидрида и 2-4% деактиватора металла, при температуре экструзии от 200 до 230°С, в результате чего образуется промежуточный связующий слой 3 толщиной от 0,05 до 0,15 мм. После экструзии промежуточного связующего слоя 3 не проводят принудительного охлаждения.

Бесшовную медную трубу 1 немедленно направляют во вторую экструзионную головку, где на промежуточный связующий слой 3, полученный на предыдущей стадии, через вторичный экструдер выдавливают полимерный компонент, например сополимер этилена с октеном, содержащий 2-4% мас. ингибитора горения, при температуре экструзии от 210 до 250°С, в результате чего образуется внешний полимерный слой 4. Толщина внешнего полимерного слоя 4 приведена в таблице 2.

Вторую экструзионную головку также называют головкой завершающей экструзии, т.к. она формирует окончательный внешний слой многослойной композиционной трубы.

В особом воплощении изобретения связующий и полимерный компоненты могут быть нанесены экструзией совместно, одной экструзионной головкой.

В другом особом воплощении изобретения во внешний полимерный слой 4 могут быть добавлены оксиды меди для повышения его теплопроводности по меньшей мере до 90 Вт/мК. Оксиды меди могут быть включены в полимерную смолу-носитель или добавлены к полимерному компоненту в виде гранул.

В еще одном особом воплощении изобретения может быть проведено рифление внешней поверхности внешнего полимерного слоя 4 многослойной композиционной трубы: а) специально сконструированными экструзионными головками или б) рифлеными валиками после проведения экструзии.

Охлаждение многослойной композиционной трубы после завершающей экструзии проводят в две стадии. На первой стадии многослойную композиционную трубу охлаждают в водяной ванне при температуре воды от 30 до 50°С, на второй стадии - в водяной ванне при температуре воды от 8 до 10°С.

После такого контролируемого постепенного охлаждения, необходимого для немедленного затвердевания внешнего полимерного слоя 4, многослойную композиционную трубу направляют на намотку в бухты, в случае гибких труб, или разрезают и складируют в штабеля прямых отрезков труб, в случае жестких труб. Полученную многослойную композиционную трубу можно проверить на наличие возможных дефектов с помощью электронного оборудования (вихревые токи).

Таблица 1
Внешний диаметр многослойной композиционной трубы (мм)	Внутренний диаметр бесшовной медной трубы (мм)	Толщина стенок бесшовной медной трубы (мм)
14	10	0,20-0,30
15	11	0,20-0,30
16	12	0,20-0,35
18	14	0,25-0,35
20	16	0,25-0,35
22	18	0,25-0,35
26	20	0,30-0,45
28	22	0,30-0,45
32	26	0,40-0,60

Таблица 2
Внешний диаметр многослойной композиционной трубы (мм)	Общая толщина стенок многослойной композициционной трубы (мм)	Толщина стенок внешнего полимерного слоя (мм)
14	2,0	1,50 - 1,80
15	2,0	1,50 - 1,80
16	2,0	1,50 - 1,80
18	2,0	1,50 - 1,80
20	2,0	1,50 - 1,80
22	2,0	1,50 - 1,80
26	3,0	2,40 - 2,80
28	3,0	2,40 - 2,80
32	3,0	2,40 - 2,80

Изготовление многослойной композиционной трубы с использованием бесшовной медной трубы 1 с внутренним диаметром от 26 до 97,1 мм и толщиной стенок от 0,50 до 1,50 мм

Бесшовную медную трубу 1 (размеры приведены в таблице 3) очищают растворителями для удаления следов смазки, затем вводят в нагреватель индукционного типа и нагревают в нем до температуры от 150 до 250°С в атмосфере воздуха. Затем бесшовную медную трубу 1 пропускают через газопламенное устройство, включающее множество горелок по периметру трубы, для окисления ее внешней поверхности. Толщина оксидного слоя 2 составляет от 0,1 до 1,0 мкм.

На этой стадии также снижается жесткость бесшовной медной трубы 1.

Затем обожженную бесшовную медную трубу 1, внешняя поверхность которой покрыта оксидным слоем 2, охлаждают на воздухе.

После достаточного охлаждения бесшовную медную трубу 1 пропускают через первую экструзионную головку, где на оксидный слой 2, покрывающий внешнюю поверхность бесшовной медной трубы 1, через первичный экструдер выдавливают связующий компонент при температуре экструзии от 200 до 230°С, в результате чего образуется промежуточный связующий слой 3 толщиной от 0,05 до 0,15 мм.

После экструзии промежуточного связующего слоя 3 не проводят принудительного охлаждения.

Бесшовную медную трубу 1 немедленно направляют во вторую экструзионную головку, где на промежуточный связующий слой 3, полученный на предыдущей стадии, через вторичный экструдер выдавливают полимерный компонент при температуре экструзии от 210 до 250°С, в результате чего образуется внешний полимерный слой 4. Толщина внешнего полимерного слоя 4 приведена в таблице 4.

Вторую экструзионную головку также называют головкой завершающей экструзии, т.к. она формирует окончательный внешний слой многослойной композиционной трубы.

В специальном воплощении изобретения связующий и полимерный компоненты могут быть нанесены экструзией совместно, одной экструзионной головкой.

В другом специальном воплощении изобретения во внешний полимерный слой 4 могут быть добавлены оксиды меди для повышения его теплопроводности по меньшей мере до 90 Вт/мК. Оксиды меди могут быть включены в полимерную смолу-носитель или добавлены к полимерному компоненту в виде гранул.

В еще одном специальном воплощении изобретения может быть проведено рифление внешней поверхности внешнего полимерного слоя 4 многослойной композиционной трубы: а) специально сконструированными экструзионными головками или б) рифлеными валиками после проведения экструзии.

Охлаждение многослойной композиционной трубы после завершающей экструзии проводят в две стадии. На первой стадии многослойную композиционную трубу охлаждают в водяной ванне или струями воды при температуре воды от 30 до 50°С, на второй стадии - в водяной ванне или струями воды при температуре воды от 8 до 10°С.

После такого контролируемого постепенного охлаждения, необходимого для немедленного затвердевания внешнего полимерного слоя 4, многослойную композиционную трубу разрезают и складируют в штабеля прямых отрезков труб. Полученную многослойную композиционную трубу можно проверить на наличие возможных дефектов с помощью электронного оборудования (вихревые токи).

Таблица 3
Внешний диаметр многослойной композиционной трубы (мм)	Внутренний диаметр бесшовной медной трубы (мм)	Толщина стенок бесшовной медной трубы (мм)
40	34,0	0,50-0,70
50	43,5	0,60-0,70
63	55,9	0,70-0,80
75	66,7	1,00-1,20
90	79,7	1,30-1,50
110	97,1	1,40-1,50

Таблица 4
Внешний диаметр многослойной композиционной трубы (мм)	Общая толщина стенок многослойной композиционной трубы (мм)	Толщина стенок внешнего полимерного слоя (мм)
40	3,00	2,10-2,60
50	3,25	2,40-2,70
63	3,55	2,60-2,90
75	4,15	2,80-3,20
90	5,15	3,50-3,90
110	6,45	4,80-5,10

Связующий компонент

Связующий компонент представляет собой смесь линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП) и добавки деактиватора металла концентрацией от 1 до 2%. Деактиватор металла состоит из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) и фенольного антиоксиданта концентрацией 10% (см. фиг.2).

Связующий компонент, образующий промежуточный связующий слой 3, содержит функциональные группы малеинового ангидрида, которые придают полярные характеристики неполярной структуре полиэтилена. Между малеиновым ангидридом и металлической подложкой возникают как ковалентные, так и водородные связи. На поверхности металлической подложки образуются оксиды. Затем эти оксиды гидролизуются водой и образуют гидроксильные группы на поверхности металла. Малеиновый ангидрид образует эфирные (ковалентные) связи с ОН-группами на поверхности. При разрыве колец малеинового ангидрида возникают карбоксильные группы. Эти карбоксильные группы образуют водородные связи с оксидами и гидроксидами на поверхности металла.

Полимерный компонент

Полимерный компонент, образующий внешний полимерный слой 4, состоит из полиэтилена с повышенной устойчивостью к высоким температурам, добавки деактиватора металла и добавки ингибитора горения (см. фиг.3).

Полиэтилен с повышенной устойчивостью к высоким температурам представляет собой специально разработанный сополимер этилена и октена, выдерживающий температуры до 95°С.

Концентрация деактиватора металла в полимерном компоненте составляет от 1 до 2%. Деактиватор металла имеет тот же состав, что и для связующего компонента, как описано выше.

Концентрация добавки ингибитора горения в полимерном компоненте составляет от 1 до 2%. Ингибитор горения представляет собой смесь линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП) и органического, не содержащего галоген ингибитора горения, концентрация которого составляет 20%.

Деактиватор металла

Торговое название деактиватора металла - KRITILEN AO12. Состав деактиватора металла приведен на фиг.4.

Его активным ингредиентом является фенольный антиоксидант 3-(4-гидрокси-3,5-дитретбутил-фенил)-N'-[3-(4-гидрокси-3,5-дитретбутил-фенил)пропаноил]пропангидразид (регистрационный номер CAS 32687-78-8), структурная формула которого приведена ниже.

Полимеры при соприкосновении с металлами с низким окислительным потенциалом, такими как медь, легко подвергаются окислению из-за катализированного металлом разложения гидропероксидов. Это связано с тем, что ионы меди являются очень активным катализатором разложения гидропероксидов. KRITILEN AO12 является фенольным антиоксидантом, препятствующим процессу окисления, связывая ионы в стабильные комплексы при помощи реакционно-способных атомов водорода, и таким образом деактивируя их.

Ингибитор горения

Торговое название ингибитора горения - KRITILEN FR240. Добавка ингибитора горения представляет собой смесь линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП) и органического, не содержащего галоген ингибитора горения, концентрация которого составляет 20%, как показано на фиг.5.

Его активными ингредиентами являются производное триазина с химическим названием, согласно CAS: 1,3-пропандиамин, N,N''-1,2-этандиилбис-триазин, продукты его реакции с циклогексаном и продукты реакции пероксидирования N-бутил-2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинамин-2,4,6-трихлор-1,3,5-триазина.

Преимущества и технические результаты изобретения

В многослойной композиционной трубе, предлагаемой в настоящем изобретении, такие преимущества меди, как механическая прочность, устойчивость к воздействию высоких температур, стабильность при высоких рабочих давлениях, длительный срок службы и т.д., сочетаются с такими полезными свойствами полимерного компонента, как устойчивость по отношению к агрессивной среде, а также к внешним механическим повреждениям.

Кроме того, достигается улучшение свойств многослойной композиционной трубы благодаря созданию прочной связи между полимерным компонентом и бесшовной медной трубой посредством использования связующего компонента между ними, в результате чего эти компоненты ведут себя как единое целое.

Таким образом, бесшовная медная труба 1, определяющая большинство важных механических свойств многослойной композиционной трубы, может также передать ей такое свойство, как "память формы", т.е. возможность легко изменять форму сгибанием и сохранять измененную форму без применения значительной физической силы. Кроме того, благодаря полимерному компоненту многослойная композиционная труба приобретает дополнительную устойчивость против колебаний температуры, а также термических ударов при использовании, например, в отопительном оборудовании.

Помимо полезных свойств оксидного слоя 2, добавки деактиватора металла и ингибитора горения, особое значение имеют характеристики внешнего полимерного слоя 4, т.к. полиэтилен с повышенной устойчивостью к высоким температурам был специально разработан для рабочих температур до 95°С. Это делает полученную многослойную композиционную трубу наиболее подходящей для использования в отопительных системах.

Добавление оксидов меди во внешний полимерный слой 4 повышает его теплопроводность до 90 Вт/мК. Таким образом, повышается эффективность систем обогрева полов. Кроме того, нанесение внешнего рифления на внешний полимерный слой 4 многослойной композиционной трубы увеличивает площадь поверхности, через которую происходит передача тепла, также повышая эффективность систем обогрева полов.

Промышленная применимость

Многослойная композиционная труба, предлагаемая в настоящем изобретении, пригодна для использования в сантехническом и отопительном оборудовании. При использовании многослойной композиционной трубы в охладительных системах (кондиционерах) снижается риск конденсации влаги на холодной металлической поверхности; она также хорошо подходит для систем обогрева полов, т.к. благодаря использованию специального полимерного компонента на внешней поверхности, а также специального связующего компонента достигается высокая эффективность нагрева. Многослойная композиционная труба также пригодна для использования в газовом оборудовании (хладагенты, горючий и природный газы).

Многослойная композиционная труба, предлагаемая в настоящем изобретении, также спроектирована таким образом, чтобы улучшить теплообмен в системах обогрева полов.

Размеры многослойной композиционной трубы могут меняться в следующих пределах: длина - от 2 до 300 м, внешний диаметр - от 14 до 110 мм, толщина стенок - от 2,00 до 6,45 мм.

Многослойная композиционная труба, предлагаемая в настоящем изобретении, удовлетворяет требованиям стандарта NSF 61 и, таким образом, пригодна для использования в сетях питьевого водоснабжения.