IMPiB: nanokompozyty polimerowe w produkcji rur

• Strona główna
• Artykuły
• IMPiB: nanokompozyty polimerowe w produkcji rur

Data publikacji: 2016-06-27

Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania nanokompozytów polimerowych o znacząco ograniczonej palności, które potem stosowane są do produkcji systemów rurowych i w nowoczesnych technikach mikrotunelowania. Efekt ten uzyskano dzięki zastosowaniu do modyfikacji żywic poliestrowych, wieloskładnikowych bezhalogenowych układów retardantów palenia zawierających retardanty fosforowo-azotowe wraz z dodatkami o nanometrycznym uziarnieniu (grafit ekspandujący, nano-krzemionka, montmorylonit). Relatywnie mały udział tych modyfikatorów umożliwił otrzymanie – po raz pierwszy na świecie – klasy palności A2 produktów bez negatywnego wpływu na ich właściwości mechaniczne. Kompozycja polimerowa jest w tym przypadku przeznaczona przede wszystkim do wytwarzania rur metodą formowania odśrodkowego. Ma charakter uniwersalny i może być stosowana do uniepalniania szeregu innych wyrobów na osnowie nienasyconych żywic poliestrowych.

Efekt obniżenia palności nienasyconych żywic poliestrowych wzmacnianych włóknem szklanym uzyskano dzięki zastosowaniu wieloskładnikowych bezhalogenowych układów retardantów palenia zawierających konwencjonalne retardanty palenia oparte na polifosforanie melaminy (MPP)/ polifosforanie amonu (APP) oraz dodatkach o nanometrycznym uziarnieniu (grafit ekspandujący, nano-krzemionka, tlenki grafenu). Kompozycja retardantów jest dodawana do żywic poliestrowych w ilości do 20%. Niezwykle ważna jest tu zawartość dodatków o wielkości ziarna wyrażonych w nanometrach. Ilość nanozwiązków nie przekracza 5% masowych.

Systemy rurowe, dla których osnowę (spoiwo) ma stanowić specjalnie modyfikowana żywica poliestrowa produkowane są metodą odlewania odśrodkowego.

W procesie odlewania odśrodkowego rur poszczególne składniki, oprócz żywicy poliestrowej (włókno szklane stanowiące zbrojenie oraz wypełniacz, którym jest piasek kwarcowy), podawane są poprzez sterowany elektronicznie dozownik do wnętrza wirującej formy w proporcjach odpowiednich dla kolejnych warstw ścianki. Materiał kompozytowy sieciuje w obecności układu utwardzającego (naftenian kobaltu + nadtlenek metylo-etylo-ketonu (MEKP)).

Poszczególne warstwy strukturalne ściany rury budowane są od zewnątrz do wewnątrz. Gdy już cały materiał wprowadzony zostanie do formy, wówczas zostaje zwiększona jej prędkość wirowania, przez co materiał, dzięki sile bezwładności, zostaje przyciśnięty pod wysokim ciśnieniem do ścianki formy, a także całkowicie pozbawiony powietrza i dokładnie zagęszczony. W ten sposób wyprodukowana zostaje powłoka ścianki pozbawiona pęcherzyków, szczelna i jednorodna na całej długości rury. Utwardzenie rury następuje w obracającej się formie, dzięki czemu jej przekrój staje się dokładnie kołowy, a grubość ścianki jednorodna na całej długości rury (grubość zależy od średnicy rury i jej przeznaczenia).

Układ retardantów jest przeznaczony do wytwarzania rur metodą formowania odśrodkowego, a rury o dużych średnicach (nawet do 3,6 m) mogą być stosowane do budowy przejść dla pieszych w miastach (jak na prezentowanym zdjęciu). Oczywiście układ retardantów może być wykorzystywany również do uniepalniania innych wyrobów na osnowie nienasyconych żywic poliestrowych.

Opracowana technologia łączy w sobie technologie wykorzystywane w przemyśle chemicznym, budownictwie, transporcie, systemach bezpieczeństwa oraz ochronie środowiska.

Będąca partnerem IMPiB i wywodząca się z Austrii firma Hobas to międzynarodowy producent rur z GRP, którego produkty zainstalowane zostały już w ponad 100 krajach na całym świecie za pomocą różnych metod: układania w otwartym wykopie, przeciskania, mikrotunelowania, slipliningu czy instalacji nadziemnych. Spółka i jej rozwiązania są obecne także na rynku polskim.

Prezentowane rozwiązanie było już nagradzane. Podczas 64. Międzynarodowych Targów Wynalazczości, Badań Naukowych i Nowych Technologii Brussels Innova 2015 (Bruksela, 19-21 listopada 2015 r.) otrzymało Złoty Medal z Wyróżnieniem Jury oraz Wyróżnienie Delegacji Francuskich Wynalazców. W trakcie XXIII Giełdy Polskich Wynalazków Nagrodzonych na Światowych Targach Wynalazczości w 2015 r. otrzymało Statuetkę Ambasador Innowacji 2015 oraz dyplom wraz z nagrodą specjalną dla autorów wynalazku.

"Innowacyjna produkcja systemów niepalnych rur GRP stosowanych w nowoczesnych bezwykopowych technikach mikrotunelowania z udziałem nanokompozytów polimerowych". Autorzy: Ewa Kicko-Walczak, Grażyna Rymarz, Izabela Gajlewicz (IMPiB) oraz Robert Strużyński, Łukasz Rajzman (Hobas).

tworzywa sztucznekompozytybadania i rozwójInstytut Materiałów Polimerowych i BarwnikówHobas