CN1890091A - 用于柔性管的带有阻挡层的加强条带 - Google Patents
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Abstract
一种用于制造柔性管或管道(30)的条带(10)，包括带有加强元件(14)的热塑性基体(12)，且还包括阻挡层(16、18、20)，该阻挡层粘结到热塑性基体(12)上。条带提供了加强和阻挡这两个功能，并容许简化制造柔性管或管道的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造柔性管、管道或软管的条带。
背景技术
柔性管、管道或软管是已知的。这些柔性管、管道或者软管可由热塑性材料制成，如聚乙烯、中密度聚乙烯(MDPE)或者高密度聚乙烯(HDPE)。在下文中，只参考柔性管进行叙述，但是这教导也可应用于管道或软管。
所述管可用于输送各种气体或液体。优选地，所述管具有气体不可渗透度或液体不可渗透度。
因此，其中一个理由是避免产生气泡。
由于管内部存在空隙、空隙内存在空气且空隙内部的压力逐渐增大直至破裂，因此，气泡导致产生破裂。
另一个理由是在容许水渗透进入热塑性基体材料时，这种热塑性基体材料可放松对一些隔离功能的要求。
通过将连续的金属层应用于软管的内部，例如，通过将铝蒸汽沉积在柔性管的挤出的圆柱形内芯部或者通过将铝箔螺旋卷绕在柔性管的内芯部周围可以获得所需的不可渗透度。然而，蒸汽沉积的步骤或者卷绕的步骤会增加成本及柔性管制造过程的复杂性。
发明内容
本发明的目的是避免了现有技术的缺点。
本发明的另一个目的是容许以简单的方式制造柔性管。
本发明的另一个目的是使得制造具有不可渗透度的柔性管的步骤数目最小化。
依照本发明的第一个方面，提供一种用于制造柔性管、管道或软管的条带。该条带包括具有加强元件的热塑性基体。条带还包括阻挡层，其粘结到热塑性基体上。
DE2424207披露了一种柔性叠层，其尤其用于制造柔性管。叠层具有本体层，该本体层由热塑性树脂的纤维加强的基体组成。叠层还包括一层聚酰胺。然而，该聚酰胺层的目的不用作阻挡层。
在本发明的上下文中，术语“阻挡层”表示屏障层，其比包括加强元件的热塑性基体更加不可渗透。可渗透度由要输送的气体或液体的颗粒或分子的量来测量，其在单位时间通过材料。在本发明的上下文中，热塑性基体的可渗透度例如是阻挡层的两倍或三倍或更多。
代替了将阻挡层应用于柔性管的内芯部，本发明已经将阻挡层应用于条带，该条带可用于制造柔性管。条带的这种附加功能容许将制造柔性管时使柔性管的内芯部不可渗透的步骤消除。
加强元件可以是高强度合成纤维或者带有高强度合成纤维的纱线。优选地，加强元件是细长的金属元件，如钢丝或钢绳。
在本发明的一个实施例中，阻挡层由热塑性材料形成，并与热塑性基体共同挤出或共同层压，以形成本发明的条带。粘结层或者底层(primer)可设置在热塑性基体和阻挡层之间。
阻挡层的热塑性材料可由含氟聚合物、聚乙烯乙烯醇、聚酰胺、聚酯、带有液体晶体的聚合物(如WO-A-01/98072中披露的)、聚乙二烯的卤化物、聚丙烯腈…所组成的组中选择。
在这个组中，含氟聚合物特别用来提供适当的阻挡层，尽管其不是100％的不可渗透。术语“含氟聚合物”是指完全氟化的聚合物和含氟聚合物或者共聚物，其中，该含氟聚合物或者共聚物不必是完全氟化的且包括乙烯基或烷氧基。术语“完全氟化的聚合物”是指含氟聚合物，此处，氟原子取代了碳氢结合物中的所有氢原子。这种含氟聚合物具有化学惰性，并具有低温和高温稳定性。含氟聚合物的示例是FEP、PFA、PTFE、ETFE和PVDF。
在本发明的另一个实施例中，粘结到热塑性基体材料上的连续金属层形成了阻挡层。例如，在底层、增粘剂或者粘结树脂的帮助下，可通过将连续的金属层层压到热塑性基体上进行这种粘结。通过在热塑性基体材料上真空沉积一层或多层首层(initial layer)，在热塑性基体产生连续的金属层，后面可以是借助于更经济的电解沉积方法形成的加厚的首层。适当的金属是铝、镍以及AlOx和SiOx，其中，x小于2。铝、AlOx和SiOx提供非常有效的阻挡层。AlOx和SiOx特别有用，这是由于其能够比纯铝更能够经受伸长。蒸发的AlOx能够经受住高达3％到4％的伸长，SiOx能够经受住高达7％的伸长，并提供阻挡功能。利用由铝制成的阻挡层，伸长只能够高达1％。
本发明的优选实施例由条带形成，其中，热塑性基体材料的宽度小于阻挡层的宽度。
阻挡层然后可具有一个或两个区域，这些区域不被支撑或粘结到该热塑性基体上。在制造柔性管时，这种条带然后螺旋卷绕在软管的芯部周围，因此，热塑性基体部分沿着柔性管的长度形成了一个封闭层。然后阻挡层必须用条带和相邻卷绕部的阻挡层覆盖，因此，获得了更高的不可渗透度。
依照本发明的第二方面，提供一种柔性管、管道和软管，其包括依照本发明的第一个方面的至少一个螺旋卷绕条带。
依照本发明的第三个方面，提供一种制造柔性管或管道的方法。该制造方法包括步骤：
a)提供一种圆柱形芯部；
b)提供一种热塑性基体条带；
c)将阻挡层粘结到热塑性基体条带上；
d)将带有阻挡层的热塑性基体螺旋卷绕在圆柱形芯部周围。
这种制造方法避免了将阻挡层应用于柔性管或管道的内侧上的步骤。
附图说明
现将参考附图来详细叙述本发明，其中
图1示出带有热塑性阻挡层的条带的横截面；
图2示出带有热塑性阻挡层的条带的另一个实施例的横截面；
图3示出带有金属阻挡层的条带的横截面；
图4示出带有金属阻挡层的条带的另一个实施例的横截面；
图5示出带有金属阻挡层的条带的又一个实施例的横截面；
图6是柔性管和一些元件的示意性视图。
具体实施方式
示例1
图1是条带10的横截面，该条带10带有热塑性基体12和钢绳14，该钢绳作为加强元件嵌入并锚固在基体12上。条带10也设有聚乙烯乙烯醇的阻挡层16，其与HDPE的热塑性基体12共同挤出。优化的聚乙烯中间层可改善HDPE和聚乙烯乙烯醇之间的粘结。
在一个可替换的实施例中，阻挡层16可层压到热塑性基体12上。
条带的宽度是123.6mm，厚度是1.6mm。
一般来说，根据内衬的直径，条带的宽度可从40mm变化为200mm或更高，厚度可从0.8mm变化为3.0mm或更高。
示例2
图2是条带10的另一个实施例的横截面，该条带带有热塑性阻挡层。热塑性阻挡层18为U形。热塑性阻挡层18的宽度大于热塑性基体12的宽度。阻挡层18将大部分热塑性基体12封闭，并避免(或至少降低)气体或液体渗透到热塑性基体12和钢加固元件14。条带的相邻卷绕部用虚线示出。改进的聚烯烃可提高热塑性阻挡层18和热塑性基体之间的粘结。
示例3
图3是条带10的横截面，该条带10设有由金属如铝制成的阻挡层20。如利用增粘剂如硅烷将铝阻挡层20共同层压到基体材料12上。硅烷交联的HDPE可用作热塑性基体材料12。
示例4
图4是条带10的横截面，其也设有由金属制成的阻挡层。最初的复合薄膜粘结层(tie layer)或粘结层22如铬可真空沉积在热塑性基体上。在复合薄膜粘结层22上真空沉积由镍形成的种子层24。末层26也是镍层，然而，该镍层通过电解方式沉积。由此可以理解，电解沉积方式比真空沉积更经济。真空沉积用于获得所需的粘结水平，电解沉积用于获得所需的厚度，并因此获得所需的不可渗透度。
示例5
图5是本发明的条带的优选实施例的横截面。条带10设有金属阻挡层28，该金属阻挡层28利用共层压工艺并在粘接剂底层的帮助下粘结到热塑性基体12上。阻挡层28的宽度大于热塑性基体12的宽度，因此，在阻挡层28内产生一个区域，该区域不由热塑性基体12支撑。在制造柔性管时，更具体地说在将这种条带螺旋卷绕在带有阻挡层(其径向向内设置)的柔性管的芯部周围时，非支撑并且伸出的区域产生了由下一个卷绕条带覆盖的区域，以便增加不可渗透度并降低渗透速度。用虚线示出条带的相邻卷绕部。
图6是柔性管30的示意性视图。柔性管30包括热塑性圆柱形芯部32，依照本发明的第一个方面的条带10卷绕在该圆柱形芯部32周围。这种条带10与柔性管的轴线之间形成了预定角度α，如50°。在将条带10卷绕在柔性管30的芯部32周围时，阻挡层必须径向向内设置。另一个加强条带34(其不必带有阻挡层)沿着另一个方向(即与轴线间形成的角度为-50°)卷绕在卷绕条带10的层上。
Claims (12)
1.一种用于制造柔性管或管道的条带，所述条带包括带有加强元件的热塑性基体，其特征在于，所述条带还包括阻挡层，所述阻挡层粘结到所述热塑性基体上。
2.如权利要求1所述的条带，其特征在于，所述加强元件是细长的金属元件，如钢丝或钢绳。
3.如前述任一权利要求所述的条带，其特征在于，所述阻挡层是热塑性材料，其与所述热塑性基体共同挤压或共同层压。
4.如权利要求3所述的条带，其特征在于，所述阻挡层的所述热塑性材料从由含氟聚合物、聚乙烯乙烯醇、聚酰胺、含有液晶的聚合物、聚乙二烯的卤化物、聚丙烯腈...所组成的组中选择。
5.如权利要求1或2所述的条带，其特征在于，所述阻挡层是连续的金属层。
6.如权利要求5所述的条带，其特征在于，所述连续的金属层被层压在所述热塑性基体上。
7.如权利要求5所述的条带，其特征在于，所述连续的金属层真空沉积在所述热塑性基体上。
8.如前述任一权利要求所述的条带，所述热塑性基体具有基体宽度，所述阻挡层具有阻挡宽度，所述阻挡宽度超过所述基体宽度，使得所述阻挡层具有一个或两个没有粘结到所述基体上的区域。
9.如权利要求8所述的条带，其特征在于，所述条带阻挡层只有一个没有粘结到所述基体上的区域。
10.如前述任一权利要求所述的条带，其特征在于，所述热塑性基体在所述阻挡层的相对侧被改进或者设有复合薄膜粘结层，用于促进与柔性管或管道的材料的粘结。
11.一种柔性管或管道，其包括如前述任一权利要求所述的条带。
12.一种制造柔性管或管道的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供圆柱形芯部；
b)提供热塑性基体条带；
c)将阻挡层粘结到所述热塑性基体条带上；
d)将带有所述阻挡层的所述热塑性基体条带螺旋卷绕在所述圆柱形芯部周围。
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