DE102014015521A1 - Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Polymer-Verbunds - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds, umfassend die Schritte: Auswählen eines gewünschten Funktionsparameters für einen ausgeformten Verbund einer erste Polymerkomponente und einer zweiten Polymerkomponente, die an die erste Polymerkomponente gebunden ist, Regulieren eines ersten Vernetzungsgrades für die erste Polymerkomponente und eines zweiten Vernetzungsgrades für die zweite Polymerkomponente unabhängig voneinander, um den gewünschten Funktionsparameter für den Verbund zu erhalten, Ausrichten des Verbunds bei einem Winkel zwischen einer Ausrichtungsachse des Verbunds und einer Elektronenstrahl-Richtung, Bestrahlen des ausgerichteten Verbunds für eine vorherbestimmte Anzahl (N) mit dem Elektronenstrahl, der so bedienbar ist, dass er eine vorbestimmte Strahlungsmenge (R) in Elektronenstrahlrichtung abgibt, so dass eine Gesamt-Strahlenbelastung proportional zu (N × R) bereitgestellt wird, welche den Vernetzungsgrad der ersten Komponente und der Vernetzungsgrad der zweiten Komponentebereitstellt, so dass der resultierende Verbund den gewünschten Funktionsparameter aufweist.

Description

  • HINTERGRUND
  • Diese Erfindung betrifft Verbunde von Komponenten von ausgeformten und vernetzten Polymerwerkstoffen und insbesondere Polymerkomponenten, die in einem Verbund miteinander verbunden sind, und dann die Polymere, die vernetzt sind, um gewünschte Eigenschaften zu erhalten.
  • Das Ausformen von Komponenten aus Polymerwerkstoffen ist aus verschiedenen Anwendungen, wie Spritzgießen, Extrudieren, Blasformen, Umformen, AIR-CORE® Druckumformen von Extrusionen und anderen Ausform- und Umformverfahren bekannt. Ausgeformte Komponenten wurden zusammen angeordnet, so dass Verbunde mittels mechanischer und thermischer Verfahren, chemischer Prozesse, Ultraschall- und Vibrationsschweißen und anderer Verklebungen gebildet wurden. In einer Anwendung, wie in den US Patenten Nummer 5,895,695 und 6,287,501 offenbart, wurde eine Polymerkomponente auf eine zweite Polymerkomponente spritzgegossen. In einem anderen Beispiel, welches in dem US Patent Nummer 7,850,898 offenbart ist, wurde eine extrudierte Polymerkomponente über dem Ende einer zweiten extrudierten Polymerkomponente ausgeformt.
  • In der Vergangenheit waren solche Verbunde so aufgebaut, dass sie einen gewünschten Funktionstest bestanden. Beispielsweise bei der Anwendung im Hausinstallationsbereich war es erforderlich, dass ein Röhren- und Anschlussstück-Verbund zur Verbindung mit einer Armatur oder anderen Halterung einem Wasserinnendruck unter erhöhten Temperaturbedingungen standhielt, ohne dass ein Leck auftrat. Bei bestimmten Geräteanwendungen war es erforderlich, dass ein ausgeformter Behälterverbund einem internen Wasser- oder Luftdrucktest standhielt, ohne dass ein Leck auftrat. Bei anderen Verbunden war es erforderlich, dass sie wunschgemäß anderen Funktionsbeschreibungen standhielten, einschließlich Zerreißversuchen, Fallversuchen, Aufprallversuchen, Kriechbeständigkeitstests, Geruchs- und Geschmackstests, Lebensdauertests und verschiedener anderer Festigkeits- und Funktionstests.
  • Für einige Anwendungen im Stand der Technik wurden die in den Polymer-Verbunden verwendeten Polymere vernetzt, um die gewünschte Funktion zu erhalten. Im Beispiel des US Patents Nummer 6,287,501 wurden die Röhre und die überspritzte Komponente unter Verwendung chemischer Vernetzung in gewünschtem Umfang vernetzt, zum Beispiel mittels eines Silan-Verfahrens, wobei während des Ausformens eine gewisse Vernetzung auftrat und nach dem Ausformen in einem heißen Bad vervollständigt wurde. Wenn Polyethylen für die Anwendung verwendet wurde, wurde das chemisch vernetzte Material PEX-B genannt, wenn Silan als Vernetzungsmittel verwendet wurde. PEX-B ermöglichte es Formern, die Komponenten des Verbunds, wie in dem US Patent Nummer 6,287,501 erläutert, zu vernetzen. Bei der chemischen Vernetzung, wie bei PEX-B, trat zumindest ein Teil der Vernetzung während der Extrusions- und Ausformverfahren auf. Dies limitierte die Anwendung der chemischen Vernetzung, wenn Verbunde durch Überspritz- oder andere Ausformverfahren, thermische oder Schweißmontage-Verfahren erzeugt wurden, durch die die Komponenten mittels Fusion oder Schmelzens zwischen den Materialien der Komponenten miteinander ausgeformt werden. Mit dem Fortschreiten der Vernetzung bedeutete der zunehmende Vernetzungsgrad, dass weniger thermoplastische Bindestellen übrig blieben für die Schmelzfusion zwischen einer Komponente und einer anderen Komponente während des Überspritzens oder einer anderen Zusammenfügung, wodurch eine Bindung zwischen den Komponenten gebildet wurde, die weniger stabil war. Die weniger stabilen Verbindungen waren bei bestimmten Anwendungen nicht erwünscht, wie bei Druckwasserarmaturen, bei denen ein Verbindungsfehler dazu führen könnte, dass Wasser über längere Zeiträume frei aus dem Verbund strömt.
  • Das Vernetzen eines Polymers verbessert oder verstärkt verschiedene Eigenschaften des Materials, wobei das Ausmaß der Veränderung häufig mit dem zunehmenden Vernetzungsumfang steigt. Beispielsweise erhöht das Vernetzen die Wärmebeständigkeit und Erweichungstemperaturen von Polymeren. Bei einigen Polymeren kann das Vernetzen die Abrieb- und Chemikalienfestigkeit erhöhen, die Dehungsfähigkeit verringern, die Zugfestigkeit erhöhen, die Spannungsrissbildung herabsetzen und die Zähigkeit verbessern. Andere Eigenschaften können verbessert oder verstärkt werden, indem bestimmte Polymere vernetzt werden. So wurde das Vernetzen weniger teurer Polymere, wie Polyethylen, durchgeführt, um die Lebensdauer und die Eigenschaften des Polymers so zu verbessern, wie es für bestimmte Anwendungen erforderlich ist und normalerweise nicht durch dasselbe Polymer in seinem unvernetzten Zustand erreicht wird, wie zum Beispiel für Heiß- und Kaltwasser-Anwendungen. Gemäß den Richtlinien für bestimmte Anwendungen, muss Polyethylen zu mindestens 65% vernetzt sein, um den erforderlichen Funktionsparameter zu erfüllen, d. h. dass 65% des Polymers vernetzt sind und der Rest des Polymers thermoplastisch bleibt. In der Vergangenheit wurde die Funktion dadurch erzielt, dass jede Komponente getrennt vernetzt wurde, um ein Vernetzen von mindestens 65% zu erreichen. Die Komponenten wurden getrennt voneinander vernetzt, da jede Komponente unter einem Elektronenstrahl ihre eigene Strahlungsstärke benötigte, um das gewünschte Vernetzen zu erreichen. Während dies in jedem Teil den vorgeschriebenen Vernetzungsumfang lieferte, mussten die vernetzten Komponenten mit einer begrenzten Fähigkeit, Klebeverbindungen oder ausgeformte Verbindungen zu bilden, angeordnet werden, da das Vernetzen das Verkleben verhinderte. Im Stand der Technik, wie zum Beispiel durch die US Patente mit den Nummern 5,895,695 und 6,287,501 dargestellt, musste, um eine Bindung zwischen den Komponenten herzustellen, der überspritze Teil zu einem Zeitpunkt so früh wie möglich hergestellt werden, zu dem das der Basis zugrunde liegende Polymerprofil am wenigsten vernetzt war, um mehr thermoplastisches Verkleben für eine Material-Material-Bindung bereitzustellen.
  • Um ein vollständiges Verkleben zwischen den ausgeformten Komponenten in dem Verbund zu begünstigen, wurden Komponenten unvernetzter Materialien ausgeformt und miteinander verbunden und die Verbunde anschließend nach dem Ausformen mittels Strahlung vernetzt, indem die Verbunde unter einem Elektronenstrahl hindurchgeführt wurden. Wenn Polyethylen für die Anwendung verwendet wurde, wurde das durch die Strahlung vernetzte Material PEX-C genannt. Bei PEX-C musste vor dem Vernetzen der zweiten Komponente ein Überspritzen einer thermoplastischen Komponente auf eine zweite Komponente durchgeführt werden, so dass die zweite Komponente ihre Thermoplastizität für eine Material-Material-Bindung behielt.
  • Das Vernetzen ist ein Verfahren, bei dem Kohlenstoffatome von Polymerketten miteinander verbunden werden, um eine Netzwerkstruktur zu bilden. Das Vernetzen bildet eine kovalente chemische Bindung zwischen den Polymerketten, die normalerweise Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen sind oder eine chemische Brücke, die zwei oder mehr Kohlenstoffatome verbindet. Während des Vernetzungsprozesses werden dadurch, dass das Polymer einer Strahlung, wie einem Elektronenstrahl, ausgesetzt wird, Wasserstoffatome aus den Polymerketten verdrängt, was zu der Bildung eines freien Radikals dort führt, wo jedes Wasserstoffatom entfernt wurde. Freie Radikale sind hochreaktive molekulare Fragmente mit einem oder mehr ungepaarten Elektronen. Die freien Radikale sind instabil und werden in der Regel ein anderes freies Radikal suchen oder mit ungesättigten Verbindungen reagieren, um eine stabile Bindung zu bilden. Eine Vernetzung bildet sich, wenn ein freies Radikal auf einer Polymerkette sich mit einem freien Radikal auf einer anderen Polymerkette verbindet, wodurch die zwei Ketten miteinander verbunden werden. Zwei oder mehr Ketten können sich dort miteinander verbinden, wo ein freies Radikal erzeugt wird. Alternativ verbindet eine Molekülbrücke die Stellen freier Radikale auf zwei oder mehr Polymerketten, um eine Vernetzung zu bilden. Mit fortschreitender Bestrahlung werden immer mehr Bindungen gebildet, um eine vernetzte Struktur zu erzeugen. Bei einer Vernetzung durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl, wie PEX-C, sind die Vernetzungen, die normalerweise gebildet werden, Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbindungen zwischen den Polymerketten. Bei der chemischen Vernetzung unter Verwendung von Silan, wird ein Silan-Molekül, wie Vinyltrimethoxysilan, auf die Polymerkette aufpolymerisiert. Das Silan-Molekül wird normalerweise aufpolymerisiert, indem Peroxid verwendet wird, um ein freies Radikal auf der Polymerkette zu erzeugen, an dem sich das Silan festmacht. Dann wird das Silan/Polyethylen-Copolymer durch Wasserexposition mit Hilfe eines Katalysators vernetzt. Das Wasser ermöglicht eine Hydrolyse, und anschließende Kondensationsreaktionen bilden Vernetzungen, in denen das Silan-Molekül stabile Siloxan(Si-O-Si)-Molekülbrücken zwischen den Polymerketten bildet.
  • Bei vielen Polymeranwendungen wurden Antioxidantien vorgesehen, um die Oxidation des Polymers während des Ausformens und anderer Weiterverarbeitung, sowie bei der gewünschten Anwendung zu verhindern. Es reagierten jedoch während der Bestrahlung die Antioxidantien in dem Polymer mit freien Radikalen, die für das Vernetzen benötigt wurden, was zu einer Abnahme der Vernetzungsdichte führte. Aus diesem Grund war es herkömmliches Wissen im Stand der Technik, die Verwendung von Antioxidantien zu begrenzen, um den gewünschten Vernetzungsgrad zu erhalten.
  • Bei Vernetzung eines Polymer-Verbunds aus zwei oder mehr Komponenten, die unterschiedliche Wanddicken aufweisen können, mittels Strahlung wurde der Verbund unter dem Elektronenstrahl, ausgerichtet in eine gezielte Richtung, durchgeführt. Alternativ wurden für bestimmte Anwendungen mehrfache Verbunde in einem Gehäuse in beliebiger Ausrichtung platziert. In beiden Fällen war der Umfang der Vernetzung einer Komponente in dem Verbund immer abhängig von dem Umfang der Vernetzung der anderen Komponenten in dem Verbund. Um einen erwünschten Vernetzungsgrad in einer bestimmten Komponente des Verbunds zu erhalten, kann der Vernetzungsgrad anderer Komponenten in dem Verbund höher oder niedriger als die bestimmte Komponente gewesen sein in Abhängigkeit von der Strahlung, die verabreicht wurde, um die bestimmte Komponente zu vernetzen.
  • Zur weiteren Erklärung strahlt eine Elektronenstrahlquelle einen konstanten Elektronenfluss mit einem eingestellten Energieniveau aus. Wenn die Verbunde einen Elektronenstrahl durchliefen und der Elektronenstrahl auf den Verbund auftraf, dann erhielt das den Verbund bildende Material, das der Strahlungsquelle am nächsten war, den größten Strahlungsanteil und demnach die stärkste Vernetzung, und das Material, das am weitesten von der Strahlungsquelle entfernt war, erhielt den geringsten Strahlungsanteil und demnach die geringste Vernetzung. Beim Durchführen unter dem Strahl erhielten die Verbunde eine sich verringernde Strahlungsmengel durch das von dem Strahl weiter entfernte Material während der Strahl durch die Dicke des Materials hindurchging, und dadurch eine ungleichmäßige Vernetzung. Um den Effekt der sich verringernden Strahlung zu kompensieren, mussten die Verbunde umgedreht werden, um die Oberflächen, die zuvor unten waren, so auszurichten, dass sie nach oben zeigten, und nochmals unter dem Strahl hindurchgeführt werden, damit die Teile, die zuvor eine verringerte Strahlungsmenge erhalten hatten, eine zusätzliche Bestrahlung durch den Elektronenstrahl erhielten. Bei einigen Anwendungen musste jeder Verbund mehrfach unter dem Strahl hindurchgeführt werden, um einen minimalen Vernetzungsgrad zu erhalten. Normalerweise würde einer der Teile des Verbunds sich mit einer anderen Geschwindigkeit wie ein anderer vernetzen. Bei bestimmten Anwendungen würde eine Komponente des Verbunds einen gewünschten Vernetzungsgrad vor der anderen erreichen, was zu unterschiedlichen Vernetzungsgraden in unterschiedlichen Komponenten des Verbunds führt. Alternativ wurde der Verbund weiter bestrahlt, bis alle Teile einen Vernetzungsgrad von mehr als einem gewünschten Umfang aufwiesen. Teile des Verbunds mit dickeren Wandabschnitten würden die Strahlung absorbieren, wodurch das Vernetzen der von dem Elektronenstrahl entfernteren Teile des Verbunds unter den dicken Abschnitten reduziert würde, was weiterhin zu unterschiedlichen Vernetzungsgraden führt. Auf jeden Fall war beim Vernetzen durch Strahlung der Umfang der Vernetzung einer Komponente abhängig von dem Umfang der Vernetzung der anderen Komponenten in dem Verbund.
  • Während die früheren Verfahren erforderliche Vernetzungsumfänge erzielen, werden durch zusätzliche Durchführungen unter dem Elektronenstrahl, um die weniger vernetzten Komponenten auf ein gewünschtes Niveau zu bringen, die Kosten des Verbunds erhöht. Es bleibt ein Bedürfnis nach einem Verfahren zum Herstellen eines durch Strahlung vernetzten Polymer-Verbunds, worin der Vernetzungsgrad jeder Komponente unabhängig reguliert wird, so dass jede Komponente ausreichend vernetzt wird, um die erforderlichen Funktionsparameter zu erzielen, wodurch ein Polymer-Verbund bereitgestellt wird, bei dem je nach Wunsch jede Komponente ungefähr den gleichen Vernetzungsgrad oder jede Komponente einen unterschiedlichen Vernetzungsgrad aufweist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Offenbart wird ein Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds, umfassend die Schritte:
    Auswählen eines gewünschten Funktionsparameters für einen ausgeformten Verbund, enthaltend eine erste Polymerkomponente aus einem ersten thermoplastischen Material mit einer ersten Komponenten-Wanddicke und einem ersten Verbindungsteil und eine zweite Polymerkomponente aus einem zweiten thermoplastischen Material mit einer zweiten Komponenten-Wanddicke und einem zweiten Verbindungsteil, der an den ersten Verbindungsteil gebunden ist,
    Regulieren eines ersten Vernetzungsgrades für die erste Polymerkomponente und eines zweiten Vernetzungsgrades für die zweite Polymerkomponente unabhängig voneinander, um den gewünschten Funktionsparameter für den Verbund bereitzustellen,
    Ausrichten des Verbunds bei einem Winkel (A) zwischen einer Ausrichtungsachse des Verbunds und einer Elektronenstrahl-Richtung,
    den ausgerichteten Verbund für eine Anzahl an Durchgängen (N) einem Elektronenstrahl aussetzen, der so bedienbar ist, dass er eine vorbestimmte und im Wesentlichen konstante Strahlungsmenge (R) in Elektronenstrahlrichtung abgibt, so dass eine Gesamt-Strahlenbelastung (E), die proportional ist zu (N × R), bereitgestellt wird, die den Vernetzungsgrad der ersten Komponente und der Vernetzungsgrad der zweiten Komponente bereitstellt, wobei der vernetzte Verbund den gewünschten Funktionsparameter aufweist.
  • Der Schritt des Regulierens des ersten und des zweiten Vernetzungsgrades kann für jede der Komponenten in dem Verbund unabhängig voneinander das Variieren mindestens eines Parameters umfassen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Komponenten-Wanddicke, Antioxidans-Zusatz, Vernetzungsmittel-Zusatz, Polymerdichte und Abschirmung der Komponente während des Vernetzens, um den gewünschten Funktionsparameter für den Verbund nach dem Vernetzen durch den Elektronenstrahl, der eine vorbestimmte, im Wesentlichen konstante Strahlungsmenge abgibt, zu erhalten.
  • Der Schritt des Regulierens des ersten und zweiten Vernetzungsgrades kann das Bereitstellen einer ersten Antioxidans-Konzentration in der ersten Polymer-Komponente und einer zweiten Antioxidans-Konzentration in der zweiten Polymer-Komponente umfassen, wobei die erste Antioxidans-Konzentration von der zweiten Antioxidans-Konzentration verschieden ist, wobei die erste und die zweite Antioxidans-Konzentration jeweils eine Funktion eines oder mehrerer Parameter sind, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus dem ersten thermoplastischen Material, dem zweiten thermoplastischen Material, der Wanddicke der ersten Komponente, der Wanddicke der zweiten Komponente, dem Winkel (A) zwischen der Ausrichtungsachse des Verbunds und einer Elektronenstrahlrichtung, der vorbestimmten Strahlungsmenge (R), die von einem Elektronenstrahl in Elektronenstrahlrichtung abgegeben wird, der Anzahl an Durchgängen (N), mit der der ausgerichtete Verbund mit der Strahlung bestrahlt wird, dem endgültigen Vernetzungsgrad der ersten Komponente und dem endgültigen Vernetzungsgrad der zweiten Komponente.
  • Diese und andere neue Merkmale des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung, sowie die Einzelheiten ihrer veranschaulichten Ausführungsformen werden aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen vollständiger verstanden werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Front-Teilansicht eines beispielhaften Verbunds aus einer Röhre und einem überspritzten Anschlussstück gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • 2 ist eine Teil-Draufsicht des in 1 gezeigten Verbunds,
  • 3 ist ein Querschnitt des beispielhaften Verbunds der 2 entlang der Linie 3-3 durch die Röhre,
  • 4 ist ein Querschnitt des beispielhaften Verbunds der 2 entlang der Linie 4-4 durch das überspritzte Anschlussstück,
  • 5 ist ein Längsschnitt durch den beispielhaften Verbund der 2,
  • 6 ist eine perspektivische Teilansicht des Verbunds der 1, der als teilweise von dem Elektronenstrahl während des Vernetzungsverfahrens der vorliegenden Erfindung abgeschirmt gezeigt wird,
  • 7 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines Behälters, der so gestaltet ist, dass er die Verbunde der vorliegenden Erfindung während des Vernetzens in Position bringt,
  • 8 ist eine schematische Frontansicht des Behälters der 7,
  • 9 ist eine schematische Seitenansicht des Behälters der 7,
  • 10 ist eine perspektivische Seitenansicht des beispielhaften Verbunds der 1, die eine über einem Teil der Röhre platzierte Mutter zeigt,
  • 11A ist eine schematische Seitenansicht des Behälters der 9, die eine Vielzahl von Verbunden zeigt, die in dem Behälter zum Vernetzen mit einer beispielhaften Mutter jedes Verbunds in Position gebracht sind, erfasst von einer Halterung in einer ersten Position, und
  • 11B ist eine schematische Seitenansicht des Behälters der 11A, die die Halterung zeigt, die die beispielhafte Mutter jedes Verbunds in einer zweiten Position erfasst, wodurch das Material, das zuvor unter den Muttern in der ersten Position war, unabgeschirmt ist.
  • GENAUE BESCHREIBUNG VON BESONDEREN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Es ist ein Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds offenbart, bei dem es wünschenswert ist, dass der Verbund eine Funktionsspezifikation erfüllt. Die Funktionsspezifikation kann von einem Kunden vorgegeben werden, und/oder einem Funktionsparameter, der für eine bestimmte Anwendung verlangt wird, was nachstehend weiter erörtert wird. Insbesondere betrifft das vorliegende Verfahren Verbunde einer Vielzahl von zwei oder mehr Komponenten, die aus Polymerwerkstoffen ausgeformt sind. Der ausgeformte Verbund kann mindestens eine erste Polymer-Komponente und eine zweite Polymer-Komponente enthalten, und die Komponenten sind an gekoppelten Verbindungsteilen miteinander verbunden. Der Begriff „ausgeformt” bedeutet hier ganz allgemein gestaltet oder geformt, einschließlich, aber ohne Beschränkung drauf, Spritzgießen, Extrudieren, Blasformen, Spritzblasformen, Vakuumtiefziehen, Druckformen, AIR-CORE® Druckformen von Extrusionen und jeder anderen Ausform- und Umformverfahren zur Herstellung von Polymerkomponenten. Der Begriff „verbunden” bedeutet hier auf irgendeine Weise miteinander verbunden, einschließlich, aber ohne Beschränkung darauf, mittels mechanischer Verfahren, thermischer Verfahren, chemischer Prozesse, Ultraschall- und Vibrationsschweißen und anderer Klebetechniken zum Zusammenfügen von Polymer-Komponenten. In einer Alternative werden zwei oder mehr Komponenten durch eine Material-Material-Verbindung oder Verschmelzen verbunden, wobei die Polymerzusammensetzung einer Komponente und die Polymerzusammensetzung einer anderen Komponente einander ausreichend ähnlich oder kompatibel sind, dass zumindest in einem Grenzflächenbereich zwischen den verbundenen Komponenten ein Vermischen oder Legieren auftreten kann. Anders ausgedrückt ist für das Verschmelzen mindestens ein Teil der Polymerzusammensetzungen der verbundenen Komponenten mischbar.
  • In einem Beispiel des vorliegenden Verfahrens können die Polymer-Komponenten in dem Verbund aus einem Material ausgeformt sein, das durch Vernetzen verstärkt werden kann, und um den gewünschten Funktionsparameter zu erzielen, können die Polymerwerkstoffe in dem Verbund vernetzt werden. Beispielsweise können die Polymer-Komponenten Polyethylen sein, und der Verbund kann durch Bestrahlen mit einem Elektronenstrahl vernetzt sein, wodurch PEX-C gebildet wird.
  • Das vorliegende Verfahren umfasst das Vorherbestimmen, welche Funktion für den Verbund benötigt wird. Dann wird in einer Ausführungsform ein vor-compoundiertes Material für jede Komponente mit einer Antioxidans-Menge hergestellt, die auf dem gewünschten Vernetzungsgrad basiert, der bei einer festgelegten und im Wesentlichen konstanten Strahlungsstärke benötigt wird. Dieses vor-compoundierte Material wird dann ausgeformt, zum Beispiel durch Extrusion, Spritzgießen oder einem anderen Umform- oder Ausformverfahren, um vor dem Vernetzen jede thermoplastische Komponente zu bilden. Während der Ausbildung des Verbunds mit anderen Komponenten kompatibler thermoplastischer Materialien, bildet das Verschmelzen in dem thermoplastischen Grenzflächenbereich zwischen den Komponenten eine Material-Material-Verbindung. Eine Berechnung wird dann durchgeführt, um eine festgelegte und im Wesentlichen konstante Strahlungsstärke zu bestimmen, die alle Komponenten in dem Verbund gleichzeitig mit mindestens dem minimalen Vernetzungsumfang vernetzen wird, um die gewünschte Funktion zu erhalten. Alternativ oder zusätzlich können Teile des Verbunds mit verschiedenen Wanddicken ausgebildet werden. Alternativ oder zusätzlich können Teile des Verbunds durch eine Abschirmung vor der Strahlung beschattet werden. Das Endergebnis ist ein vorgefertigter Verbund, in dem ein kostengünstiges Rohmaterial, wie Polyethylen, verwendet wird, der, falls gewünscht, auslaufsichere Verbindungsteile zwischen Komponenten erzeugt und durch individuelles Gestalten unabhängig für jede Komponente den gewünschten Vernetzungsgrad aus einer festgelegten und im Wesentlichen konstanten Strahlungsmenge bestimmt, die an den Verbund angelegt wird, um die Funktionsspezifikation zu erfüllen, ohne jede Komponente einzeln zu vernetzen.
  • Das vorliegende Verfahren umfasst den Schritt des Auswählens eines gewünschten Funktionsparameters für einen ausgeformten Verbund. Dann umfasst das Verfahren das Regulieren eines ersten Vernetzungsgrades für die erste Polymer-Komponente und eines zweiten Vernetzungsgrades für die zweite Polymer-Komponente unabhängig voneinander zum Vernetzen, wobei dieselbe Strahlungsstärke verwendet wird, um den gewünschten Funktionsparameter für den Verbund nach dem Vernetzen zu erhalten. Der Verbund wird bei einem Winkel (A) zwischen einer Ausrichtungsachse des Verbunds und der Elektronenstrahlrichtung ausgerichtet und mit einer vorbestimmten Anzahl an Durchgängen (N) der Strahlung ausgesetzt. Der Elektronenstrahl ist so bedienbar, dass er eine vorbestimmte, im Wesentlichen konstante Strahlungsmenge (R) in Elektronenstrahlrichtung abgibt, wodurch eine Gesamt-Strahlenbelastung (E), die proportional ist zu (N × R), erhalten wird, wodurch die gewünschten Komponenten-Vernetzungsgrade in der ersten und der zweiten Komponente erhalten werden, wobei der resultierende Verbund den gewünschten Funktionsparameter aufweist. Regulieren des Vernetzungsgrades wird hier und in den beigefügten Ansprüchen so verwendet, dass es bedeutet, dass die Parameter, wie sie hier offenbart sind, variiert werden, um einen minimalen Vernetzungsgrad zu erhalten, oder um einen maximalen Vernetzungsgrad nicht zu überschreiten, oder um einen Vernetzungsgrad in einem gewünschten Bereich zu erhalten, oder um einen spezifischen Vernetzungsgrad zu erhalten. Auf jeden Fall wird in Erwägung gezogen, dass eine Abweichung des Vernetzungsgrades aufgrund herkömmlicher Toleranzen und Abweichungen im Herstellungsprozess, den Materialien und Wanddicken auftreten wird. Es ist bei vielen Anwendungen der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, einen Verbund mit Komponenten bereitzustellen, die einen genauen Vernetzungsgrad aufweisen, sondern stattdessen fallen sie in einen gewünschten Bereich, bei dem herkömmliche Toleranzen und Abweichungen des verwendeten Herstellungsprozesses berücksichtigt werden. Der Vernetzungsgrad bedeutet hier die Vernetzungsdichte oder die Menge des vernetzten Polymers als Prozentteil des Ganzen.
  • Das vorliegende Verfahren umfasst das für jede Polymer-Komponente unabhängige Regulieren des Vernetzungsgrades zum Vernetzen durch Strahlung, wie durch einen Elektronenstrahl, wobei jede Komponente des Verbunds derselben Strahlungsstärke ausgesetzt wird. Um den Vernetzungsgrad einer Komponente zu regulieren, können eine oder mehrere Verfahren angewendet werden, beispielsweise umfassend das Erhöhen oder Verringern der Wanddicke der Komponente in gewünschten Teilen der Komponente, das Erhöhen oder Verringern einer Menge des Antioxidans-Zusatzes zu dem Komponenten-Material, das Erhöhen oder Verringern einer Menge des Vernetzungsmittel-Zusatzes zu dem Komponenten-Material, das Erhöhen oder Verringern der Dichte des Komponenten-Materials, das Erhöhen oder Verringern eines Füllstoff-Zusatzes in den thermoplastischen Materialien und das Bereitstellen einer Abschirmung, ausreichend um alle oder einen Teil einer oder mehrerer Komponenten abzudecken.
  • Als ein Beispiel wird in 1 ein Verbund 10 gezeigt, der eine erste Polymer-Komponente 12 und eine zweite Polymer-Komponente 14 aufweist. In diesem Beispiel ist die erste Polymer-Komponente 12 eine Röhre und die zweite Polymer-Komponente 14 ist ein überspritztes Anschlussstück. Wie in 3 bis 5 gezeigt, umfasst die Röhre 12 eine Röhren-Wanddicke 16, und das Anschlussstück umfasst eine Anschlussstück-Wanddicke 18. Wie in 5 gezeigt, sind die erste Polymer-Komponente 12 und die zweite Polymer-Komponente 14 an einer Grenzfläche des Verbindungsteils 20 miteinander verbunden. In dieser Anwendung ist das Anschlussstück 14 auf die Röhre 12 so überspritzt, dass es eine Material-Material-Verbindung zwischen den Komponenten an der Grenzfläche des Verbindungsteils 20 gibt.
  • Die Wanddicke einer oder mehrerer Komponenten kann wie gewünscht variiert werden, um einen gewünschten Vernetzungseffekt und Eigenschaft zu erzielen. Wenn der Verbund den Elektronenstrahl durchläuft, treten die Elektronen in den Verbund ein und können durch den Verbund hindurchgehen, wobei das Material, das der Strahlenquelle am nächsten ist, die größte Strahlungsmenge und die meiste Vernetzung erhält, und das Material, das von der Quelle am weitesten entfernt ist, die geringste Strahlungsmenge und die geringste Vernetzung erhält. In einer Anwendung hat der Elektronenstrahl die Stärke, durch ein etwa 1 Inch dickes Polymer-Material mit einer Materialdichte von etwa 1 g/cm3 hindurchzugehen, wobei die Strahlungsdosis oben auf der Materialdicke den größten Vernetzungsumfang liefert; während die Strahlung und der Vernetzungsumfang durch die Dicke hindurch bis zu ungefähr keinerlei Vernetzung nach dem Durchdringen von etwa 1 Inch der kumulativen Materialdicken abnehmen. In diesem Beispiel wird der Elektronenstrahl vielfache Schichten oder Anordnungen verschiedener Materialdicken durchdringen, er ist aber auf insgesamt etwa 1 Inch der in Richtung des Elektronenstrahls gemessenen Materialdicken begrenzt. Normalerweise durchdringt der Elektronenstrahl eine erhöhte Dicke eines Materials mit einer Materialdichte von weniger als 1 g/cm3, und normalerweise durchdringt er geringere Dicken eines Materials mit einer Materialdichte von mehr als 1 g/cm3.
  • Indem eine höhere Wanddicke in einer oder mehreren Komponenten oder in gewünschten Teilen einer oder mehrerer Komponenten bereitgestellt wird, kann für eine gegebene Anzahl von Durchläufen unter dem Elektronenstrahl der Vernetzungsgrad der Komponente mit der höheren Wanddicke geringer sein, als der Vernetzungsgrad der Komponenten mit der geringeren Wanddicke. Die Materialdicke kann dazu verwendet werden, in verschiedenen Komponenten unterschiedliche Vernetzungsgrade zu erhalten. Beispielsweise kann für eine Röhre mit einem aufgespritzten Anschlussstück ein Vernetzungsgrad von 85% in der Röhre erforderlich sein, um bestimmte physikalische Eigenschaften zu gewährleisten, während es erwünscht sein kann, in dem Anschlussstück einen Vernetzungsgrad von 50% bereitzustellen, um die Dehnungsfähigkeit zu erhalten oder eine andere erforderliche Eigenschaft des Anschlussstücks zu erhalten. Die Wanddicke des Anschlussstücks kann erhöht werden, so dass nach einer gewünschten Anzahl von Durchläufen unter dem Strahl, um die Röhre zu 85% zu vernetzen, das Anschlussstück nur eine Vernetzung von 50% erreicht hat. In einem anderen Beispiel kann für einen vernetzten Verbund aus einer Röhre mit einem überspritzten Anschlussstück eine vorgeschriebene Festigkeitsprüfung, wie ein Berstversuch, erforderlich sein, wobei die festgesetzte Bestrahlung mit dem Strahl einen Vernetzungsgrad von 85% in der Röhre und einen Vernetzungsgrad von 65% in dem Anschlussstück liefert. Die Wanddicke des Anschlussstücks kann so gewählt werden, dass sie dicker ist als die Wanddicke der Röhre, um die Funktionsprüfung zu bestehen, wenn das Anschlussstück einen niedrigeren Vernetzungsgrad aufweist. Als ein Beispiel hierfür, umfasst eine Alternative des in 5 gezeigten Verbunds die Anschlussstück-Wanddicke 18 von etwa 0,080 Inch und die Röhren-Wanddicke 16 von etwa 0,055 Inch für einen Vernetzungsgrad von mindestens 65% beider Komponenten des Verbunds. Die Wanddicken können wunschgemäß verändert werden, um den Vernetzungsgrad und die Eigenschaften des Verbunds zu regulieren.
  • Der Umfang der Vernetzung in jeder Komponente kann auch unabhängig reguliert werden, indem unterschiedliche Materialdichten für die verschiedenen Komponenten bereitgestellt werden. Insofern kann das Erhöhen oder Verringern der Polymerdichte, entweder durch Materialauswahl oder durch Auswahl und Zugabe von Zusatzmitteln, wie Talkum, Glas, Ruß, Titandioxid, Zinkoxid, Aluminiumoxid und/oder anderen Füllstoffen und/oder anderen Pigmenten, das Vernetzen beeinflussen. Wie vorstehend erörtert, erhöht eine höhere Materialdichte den Widerstand gegenüber dem Elektronenstrahl, der den Polymerwerkstoff durchdringt. Umgekehrt kann die Auswahl eines Materials mit einer niedrigeren Materialdichte einen höheren Vernetzungsgrad liefern, verglichen mit einer Komponente mit einer höheren Materialdichte.
  • Der Umfang der Vernetzung in jeder Komponente kann unabhängig voneinander reguliert werden, indem die gewünschten Mengen der Antioxidans-Zusatzmittel in jedem Komponentenmaterial bereitgestellt werden. Jede Komponente in dem Verbund kann mit einer individuell für jede Komponente vorherbestimmten Konzentration des Antioxidans versehen sein. Die Konzentration des Antioxidans kann für jede Komponente in dem Verbund unterschiedlich sein. In einer Anwendung ist die Konzentration des Antioxidans in der ersten Polymer-Komponente verschieden von der Konzentration des Antioxidans in der zweiten Polymer-Komponente des Verbunds. Die Antioxidans-Zusatzmittel werden normalerweise dem Polymerwerkstoff vor dem Ausformen der Komponente zugefügt, beispielsweise in einer gewünschten Konzentration, gemischt mit Farbmitteln und/oder anderen Zusatzmitteln.
  • Während des thermoplastischen Ausformens werden die Polymere erhöhten Temperaturen ausgesetzt, die dazu ausreichen, das thermoplastische Material zu erweichen, damit es formbar wird, und in bestimmten Verfahren fließfähig wie eine Flüssigkeit. Wenn ein Polymer, wie Polyethylen, um ein Beispiel zu nennen, auf solch eine erhöhte Temperatur gebracht wird, um eine Komponente auszuformen oder umzuformen, wird das Polymer im Allgemeinen einem thermischen und oxidativen Abbau ausgesetzt. Ein Polymerabbau tritt auf, wenn die erhöhte Temperatur dazu führt, dass Kohlenstoff und Wasserstoff in den Polymerketten freie Radikale bilden. Freie Radikale sind hochreaktive molekulare Fragmente mit einem oder mehreren freien ungepaarten Elektronen. Zusätzlich schneidet während der Strahlungsvernetzung das Strahlenbündel Polymerketten, wodurch freie Kohlenstoff- und Wasserstoff-Radikale gebildet werden. In beiden Fällen sind die freien Radikale mit Sauerstoff reaktiv, was eine Oxidationsreaktion startet, die freie Peroxy-Radikale und zusätzliche freie Kohlenstoff- und Wasserstoff-Radikale in den Polymerketten erzeugt. Die freien Peroxy-Radikale sind hochreaktiv und tendieren dazu, Wasserstoff aus den Polymerketten abzuziehen, um Hydroperoxide zu bilden, wodurch zusätzliche freie Kohlenstoff- und Wasserstoff-Radikale in den Polymerketten erzeugt werden. Wenn er nicht überwacht wird, wird der Abbauprozess zu einer Autoxidations-Kettenreaktion, die das Polymer zersetzt. Ein Polymerabbau verkürzt die Polymer-Molekülkettenlänge und das Molekulargewicht, wodurch die physikalischen Materialeigenschaften und die Langlebigkeit reduziert werden.
  • Um das Auftreten dieses möglichen Abbaus zu verhindern, werden in das Polymer Antioxidantien eingebaut. Die Antioxidantien reduzieren die Wirkung der Oxidation, indem sie mit dem verfügbaren Sauerstoff und/oder anderen freien Radikalen reagieren. Antioxidantien werden im Allgemeinen in primäre Antioxidantien und sekundäre Antioxidantien eingeteilt. Primäre Antioxidantien sind üblicherweise Materialien auf Amin- und/oder gehinderter Phenol-Basis, die dazu compoundiert sind, die Oxidation während der Gebrauchsdauer des Endprodukts zu verhindern. Sekundäre Antioxidantien sind üblicherweise Phosphate und/oder gehinderte Phenole, wobei das Molekulargewicht der sekundären Antioxidantien im Allgemeinen niedriger ist, als das Molekulargewicht der primären Antioxidantien. Die sekundären Antioxidantien sind dazu compoundiert, die Oxidation während der Verarbeitung zu verhindern, indem Hydroperoxide in nicht reaktive Verbindungen zersetzt werden.
  • Die Antioxidantien werden mit dem Polymer vor dem Ausformen vermischt, so dass die Antioxidantien mit dem Polymer beim Erwärmen für das Ausformen vermengt werden. Üblicherweise wird das Antioxidans mit einem Farbmittel vermengt, so dass das Naturharz eine Beschickungsmenge des Antioxidans mit einer bestimmten Konzentration erhält, während es gefärbt wird. In der Vergangenheit enthielt jede Komponente in einem vernetzten Polymer-Verbund dieselbe Konzentration des Antioxidans aus Bestands-, Compoundierungs- und Herstellungsgründen. Im vorliegenden Verfahren wird jedoch die Konzentration des primären und sekundären Antioxidans für jede Komponente vorherbestimmt und das Farbmittel/Antioxidans-Zusatzmittel wird für jede Komponente einzeln compoundiert.
  • Die vorherbestimmte Konzentration des Antioxidans wird für jede Komponente individuell bestimmt als Funktion eines oder mehrerer Parameter, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus dem thermoplastischen Material, aus dem jede Komponente hergestellt ist, der Wanddicke jeder Komponente, dem Winkel (A) zwischen der Ausrichtungsachse des Verbunds und der Strahlungsrichtung, der vorherbestimmten, im Wesentlichen konstanten Strahlungsmenge (R), die von dem Elektronenstrahl in Strahlungsrichtung geliefert wird, der Anzahl an Durchgängen (N), mit der der ausgerichtete Verbund mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird, und dem gewünschten, endgültigen Vernetzungsgrad für jede Komponente.
  • Die Konzentration des sekundären Antioxidans für jede Komponente umfasst die Summe der Menge des sekundären Antioxidans, die benötigt wird, um das Polymer während des Ausformens und der anschließenden Verarbeitung der Komponente vor dem Vernetzen zu stabilisieren, und einer gewünschten Menge des sekundären Antioxidans, um die Vernetzungsgeschwindigkeit zu erzielen. Wie vorstehend erläutert, entfernt während des Schrittes der Vernetzung durch Bestrahlung die Bestrahlung mit dem Strahlenbündel Wasserstoffatome aus der Polymerkette, wodurch ein freies Radikal gebildet wird. Um ein Vernetzen zu erleichtern, ist es wünschenswert, dass das instabile, freie Radikal einer Polymerkette ein anderes freies Radikal einer anderen Polymerkette sucht, um eine stabile intermolekulare Vernetzung zu bilden. Wenn jedoch Antioxidantien anwesend sind, reagieren die Antioxidantien mit verfügbaren freien Radikalen, was verhindert, dass sich an dieser Stelle eine Vernetzung bildet. Das Bereitstellen einer erhöhten Menge des sekundären Antioxidans in einer Komponente während des Vernetzungsprozesses verlangsamt die Vernetzungsgeschwindigkeit, da das Antioxidans das reaktive Polymer neutralisiert. Im Gegensatz dazu ermöglicht das Bereitstellen einer niedrigen Konzentration oder einer geringfügigen Menge des sekundären Antioxidans in der Komponente während des Vernetzens, dass die Vernetzungsreaktionen ungehindert voranschreiten. Auf diese Weise kann die Vernetzungsgeschwindigkeit durch Erhöhen oder Verringern der Menge des Antioxidans in jeder Komponente beeinflusst werden.
  • Der Grad der Vernetzung in jeder Komponente kann unabhängig voneinander reguliert werden, indem die gewünschten Mengen der Vernetzungsmittel-Zusätze in jedem Komponentenmaterial bereitgestellt werden. Jede Komponente in dem Verbund kann mit einer vorherbestimmten Konzentration des Vernetzungsmittels, die für jede Komponente individuell bestimmt wurde, versehen werden. Die Konzentration des Vernetzungsmittel-Zusatzes kann für jede Komponente in dem Verbund unterschiedlich sein. In einer Anwendung ist die Konzentration des Vernetzungsmittel-Zusatzes in einer ersten Polymer-Komponente verschieden von der Konzentration des Vernetzungsmittels in einer zweiten Polymer-Komponente des Verbunds. Die Vernetzungsmittel-Zusätze werden dem Polymerwerkstoff der Komponente üblicherweise vor dem Ausformen der Komponente zugefügt, beispielsweise in einer gewünschten Konzentration, gemischt mit Farbmitteln, Antioxidantien und/oder anderen Zusätzen. Vernetzungsmittel sind Moleküle, die hochreaktiv sind in Bezug auf freie Radikale, so dass der Wirkungsgrad der Vernetzung erhöht wird. Normalerweise funktionieren die Vernetzungsmittel derart, dass sie sich an freie Radikale auf den Polymerketten binden. Die Vernetzungsmittel bewirken, dass die chemische Reaktion, die das Vernetzungsmittel an das freie Radikal auf der Polymerkette bindet, das Vernetzungsmittel modifiziert, so dass ein neues freies Radikal auf dem Vernetzungsmittel gebildet wird. Das neue freie Radikal strebt eine Bindungsreaktion mit anderen freien Radikalen, wie auf anderen Polymerketten, an, wodurch Vernetzungen durch das Bilden von Molekülbrücken zwischen den Ketten erzeugt werden.
  • Vernetzungsmittel werden üblicherweise als Typ I Moleküle eingestuft, welche polare Moleküle sind, die die Molekularpolarität nutzen, um die Vernetzungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Die Polarität der Moleküle beschränkt jedoch auch die Verwendung von Typ I Molekülen auf kompatible Polymere. Einige Beispiele von Vernetzungsmitteln vom Typ I sind Acrylate, Methacrylate, Bismaleimide, Vinylester und Zinksalze. Vernetzungsmittel vom Typ II sind weniger polar und mit vielen Thermoplasten kompatibel. Die Typ II Moleküle beeinflussen normalerweise nicht die Vernetzungsgeschwindigkeit aufgrund ihrer niedrigen Polarität. Einige Beispiele von Vernetzungsmitteln vom Typ II sind: Allylverbindungen, Vinylpolymere mit niedrigem Molekulargewicht, Hochvinyl-1,2-Polybutadien, Divinylbenzol, Allylester von Cyanuraten, Isocyanurate und Schwefel. Diverse handelsübliche Vernetzungsmittel sind in TABELLE 1 gezeigt. In einem Beispiel kann mindestens eine Komponente des Verbunds aus Polyethylen hoher Dichte hergestellt sein, und das Vernetzungsmittel kann Triallylisocyanurat-Anhydrid (TIAC) enthalten. TABELLE 1 Vernetzungsmittel
    Typ I Typ II
    N,N-m-Phenylendimaleimid (BMI-MP) cis-1,2-Polybutadien (1,2-BR)
    Ethylendimethacrylat (EDMA) Diallylterephthalat (DATP)
    Ethylenglycoldimethacrylat (EDMA) Divinylbenzol (DVB)
    Trimethylolpropantrimethacrylat (TMPTM) Triallylcyanurat (TAC)
    Trimethylolpropantrimethylacrylat (TMPTMA) Triallylisocyanurat (TAIC)
    m-Phenylenbismaleimid (HVA2) Triallylisocyanurat Anhydrid (TIAC)
    Zinkdimethacrylat (ZDMA) Triallylphosphat (TAP)
    Butylenglycoldimethacrylat (BDMA) 1,2 Vinylpolybutadien Harz (PBD/S)
    PBD/S Maleinsäure-Anhydrid Addukt (PBD/MA)
    Triallyltrimellitat (TAM)
    Diallylphthalat (DAP)
  • Der Vernetzungsumfang in jeder Komponente kann unabhängig reguliert werden, indem eine Abschirmung zum Abschirmen von allen, von Teilen, von einer oder von mehreren Komponenten in dem Verbund von der Vernetzungsstrahlung bereitgestellt wird. Das Anordnen einer Abschirmung aus Aluminium oder Stahl oder einem anderen abschirmenden Material über einem Teil des Verbunds, blockiert, wie gewünscht, die Strahlung unterhalb der Abschirmung und blockiert dadurch ein Vernetzen unterhalb der Abschirmung. Die Abschirmung kann so angeordnet werden, dass ein Teil des Verbunds während einer vorherbestimmten Anzahl von Durchführungen unter dem Strahlenbündel abgeschattet ist, und dann kann die Abschirmung entfernt werden, so dass der zuvor abgeschirmte Teil der Vernetzung ausgesetzt wird. Alternativ kann die Abschirmung für eine vorherbestimmte Anzahl von Durchführungen unter dem Elektronenstrahl entfernt werden, um einen gewünschten Vernetzungsgrad herzustellen, und dann kann die Abschirmung so platziert werden, dass ein Teil des Verbunds für die restlichen Durchführungen unter dem Strahlenbündel abgeschattet ist, so dass der nicht abgeschirmte Teil eine zusätzliche Vernetzung erhalten kann. In noch einer anderen Alternative kann für bestimmte Anwendungen die Abschirmung für alle Durchführungen unter dem Elektronenstrahl an ihrem Platz bleiben. In einer Alternative, wie in dem in 6 gezeigten Beispiel, kann der Verbund 10 auf einem Förderband 22 platziert werden, das unter einem Elektronenstrahl 24 hindurchläuft. Eine Abschirmung 26 kann über einem Teil des Verbunds 10 angeordnet werden, wie beispielsweise über dem Anschlussstück 14, um das Vernetzen des Anschlussstücks zu verhindern, während der Verbund 10 unter dem Elektronenstrahl 24 auf dem Förderband 22 hindurchläuft. Das Förderband 22 kann ein Wagen, ein Fließband oder irgendein anderer Beförderungswagen sein, der geeignet ist, den Verbund, der durch den Elektronenstrahl 24 läuft, zu unterstützen. Eine Halterung kann auf dem Förderband 22 bereitgestellt werden, um bestimmte Verbunde und Abschirmungen wunschgemäß zu unterstützen, auszurichten und/oder zu positionieren, während die Verbunde den Elektronenstrahl durchlaufen.
  • In einem Beispiel kann eine Halterung zum Positionieren einer Vielzahl längsgerichteter Elemente während der Bestrahlung einen Grundplattenteil, eine Vielzahl von ersten Fingern in einer ersten Höhe, die mit einem Abstand über einer lateralen Fläche des Grundplattenteils angeordnet ist, enthalten, wobei jede Vielzahl von ersten Fingern mit einem benachbarten ersten Finger einen Zwischenraum bildet, der so angepasst ist, dass er zumindest einen Teil der längsgerichteten Elemente aufnehmen kann. Eine zweite Vielzahl von Fingern in einer zweiten Höhe kann mit einem Abstand über einer lateralen Fläche des Grundplattenteils angeordnet sein, wobei die zweite Höhe größer ist, als die erste Höhe, so dass jede Vielzahl von zweiten Fingern mit einem benachbarten zweiten Finger einen Zwischenraum bildet, der so angepasst ist, dass er zumindest einen Teil der längsgerichteten Elemente über der Höhe der ersten Finger aufnehmen kann. In diesem Beispiel sind die erste Vielzahl von Fingern und die zweite Vielzahl von Fingern gleich ausgerichtet. Für bestimmte Anwendungen kann die Halterung eine dritte Vielzahl von Fingern in einer dritten Höhe, die mit einem Abstand über einer lateralen Fläche des Grundplattenteils angeordnet ist, enthalten, wobei die dritte Höhe größer ist, als die zweite Höhe, so dass jede Vielzahl von dritten Fingern mit einem benachbarten dritten Finger einen Zwischenraum bildet, der so angepasst ist, dass er zumindest einen Teil der längsgerichteten Elemente über der Höhe der zweiten Finger aufnehmen kann, wobei die dritte Vielzahl von Fingern mit der ersten Vielzahl von Fingern und der zweiten Vielzahl von Fingern ausgerichtet ist. Die Halterung kann einen quer zu der lateralen Fläche des Grundplattenteils verschiebbaren Wagen umfassen, wobei der Wagen so beschaffen ist, dass er einen beweglichen Teil eines oder mehrerer längsgerichteter Elemente erfassen kann, sowie eine Führung, die die Bewegung des Wagens erleichtert, und der bewegliche Teil eines oder mehrerer längsgerichteter Elemente querverlaufend zu der lateralen Fläche des Grundplattenteils ist.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist, kann eine Halterung die Form eines Behälters 28 aufweisen. Der Behälter 28 kann Halterungen, wie Stützen, Halterungen, Clips, Klammern, Anschläge, Gestelle, Haken, Formen und/oder andere Vorrichtungen umfassen, um die Verbunde zu stützen und in einer gewünschten Ausrichtung zu positionieren, um den Umfang der Vernetzung verschiedener Komponenten zu regulieren. In bestimmten Anwendungen können die Verbunde in dem Behälter schichtweise angeordnet sein, um die Zahl der Verbunde in jedem Behälter zu erhöhen oder das Positionieren verschiedener Geometrien und Größen der Verbunde in dem Behälter zu erleichtern. Wie beispielsweise in 7 bis 9 gezeigt, enthält der Behälter 28 eine Vielzahl von Halterungsfingern 30, die so in Abständen voneinander angeordnet sind, dass ein Verbund 40 zwischen zwei benachbarten Fingern 30 eingebettet werden kann. Beispielsweise kann der in 10 gezeigte Verbund ein auf eine Röhre 12 aufgespritztes Anschlussstück 14 enthalten, so dass es zwischen den Komponenten eine Material-Material-Verbindung gibt. Zusätzlich kann eine Mutter 42, die entlang der Röhre verschiebbar ist, auf der Röhre 12 zur Montage des Verbunds in einer gewünschten Anwendung (nicht gezeigt) angebracht sein. Eine Vielzahl von Fingern 30 kann, wie in 7 gezeigt, quer über die Breite des Behälters vorgesehen sein, so dass 12 Verbunde 40 zwischen den benachbarten Fingern 30 quer über die Breite eingebettet werden können. In einem anderen Beispiel können 31 Finger 30 quer über die Breite des Behälters vorgesehen sein, so dass 30 Verbunde 40 zwischen den benachbarten Fingern 30 eingebettet werden können. Jede beliebige Anzahl von Fingern kann bereitgestellt und in dem Behälter 28 angeordnet werden, um den Verbund, der vernetzt wird, und die gewünschte Ausrichtung des Verbunds, bezogen auf den Elektronenstrahl, um den Umfang der Vernetzung der verschiedenen Komponenten zu regulieren, aufzunehmen. Jede Halterung kann mit einer gewünschten Form und Ausrichtung versehen sein, die mit der Form des zu vernetzenden Verbunds und der gewünschten Ausrichtung des Verbunds, bezogen auf den Elektronenstrahl, um den Umfang der Vernetzung der verschiedenen Komponenten zu regulieren, zusammenwirkt.
  • In dem Beispiel der 7 enthält der Behälter 28 weiterhin eine Vielzahl von zweiten Halterungsfingern 32, die in einem solchen Abstand angeordnet sind, dass ein Verbund 40' zwischen zwei benachbarten zweiten Fingern 32 eingebettet werden kann, wobei die zweiten Finger 32 neben den Halterungsfingern 30 und hinsichtlich der Höhe oberhalb von den Fingern 30 angeordnet sind, so dass die Verbunde 40', die zwischen den zweiten Fingern 32 eingebettet sind, eine zweite Schicht aus den Verbunden 40' in dem Behälter bilden, die über der Schicht, die zwischen den Fingern 30 eingebettet ist, angeordnet ist. In dem Beispiel der 7 kann ein oberer Teil der Finger 30 dazu verwendet werden, einen Teil der Verbunde 40' in der zweiten Schicht zu unterstützen.
  • In dem Beispiel der 7 enthält der Behälter 28 weiterhin eine Vielzahl von dritten Halterungsfingern 34, die in einem solchen Abstand angeordnet sind, dass ein Verbund 40'' zwischen zwei benachbarten dritten Fingern 34 eingebettet werden kann, wobei die dritten Finger 34 neben den Fingern 32 und hinsichtlich der Höhe oberhalb von den Fingern 32 angeordnet sind, so dass die Verbunde 40'', die zwischen den dritten Fingern 34 eingebettet sind, eine dritte Schicht aus den Verbunden 40'' in dem Behälter bilden, die über der Schicht, die zwischen den zweiten Fingern 32 eingebettet ist, angeordnet ist. In dem Beispiel der 7 kann ein oberer Teil der Finger 32 dazu verwendet werden, einen Teil der Verbunde 40'' in der dritten Schicht zu unterstützen. Wahlweise, und nicht gezeigt, können zusätzliche Schichten aus Verbunden in dem Behälter, je nach Wunsch, bereitgestellt werden, die den Verbund, der vernetzt wird, und die gewünschte Ausrichtung, um den Umfang der Vernetzung der verschiedenen Komponenten zu regulieren, aufnehmen. Auf jeden Fall können die Verbunde in mehreren Schichten in dem Behälter 28 oder in einem anderen Kasten oder Behältnis platziert sein, während die Verbunde unter dem Elektronenstrahl hindurchlaufen, wobei die Zahl der Schichten und die Position der Verbunde reguliert wird, um eine Abschattung der unteren Schichten durch die oberen Schichten zu regulieren. Die Schichtung von Verbunden während des Vernetzens, um die gewünschte Menge der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl zu erhalten, ermöglicht normalerweise einen höheren Durchsatz und niedrigere Kosten. Bei bestimmten Anwendungen kann es, nachdem die Verbunde die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl durchlaufen haben, von Vorteil sein, die Verbunde durch Rotieren des Behältnisses, in das die Verbunde eingebettet sind, umzudrehen, und dann die Verbunde in der neuen Ausrichtung unter dem Elektronenstrahl durchzuführen. Das Behältnis kann um 180 Grad gedreht werden, so dass die Verbunde umgedreht werden, um die Unterseite der Verbunde freizulegen. In anderen Anwendungen können die Behältnisse um 90 Grad gedreht werden, so dass die Verbunde teilweise gedreht werden, um eine Seite der Verbunde freizulegen, oder sie können beliebig weit gedreht werden, geeignet um der Form und der gewünschten Ausrichtung der Verbunde Rechnung zu tragen. Alternativ können die Verbunde in dem Behältnis, in das die Verbunde eingebettet sind, gedreht und umgedreht werden, und dann werden die Verbunde unter dem Elektronenstrahl hindurchgeführt, wobei die Verbunde eine neue Ausrichtung besitzen.
  • Bei bestimmten Anwendungen kann eine Metallkomponente, wie eine Stahlmutter, in dem Verbund vorhanden sein, die auf unerwünschte Weise wie eine Abschirmung wirkt, die das Polymer unter dem Metallteil abschirmt. In dem Beispiel der 10 kann der Verbund 40 eine entlang der Röhre verschiebbare Metallmutter, wie eine Messingmutter oder eine Mutter aus rostfreiem Stahl, enthalten. In diesem Beispiel kann die Mutter 42 nach einer gewünschten Zahl von Durchführungen unter dem Elektronenstrahl bewegt werden, um das Material, das zuvor unter der Mutter 42 war, nicht mehr abzuschirmen, und dann der Verbund weiter bestrahlt werden, um das Material, das zuvor durch die Mutter abgeschirmt wurde, zu vernetzen. Wie in 7 gezeigt, kann der Behälter 28 eine Wagenhalterung 44, die in dem Behälter 28 verschiebbar ist, enthalten, um das Bewegen von abschirmenden Bauteilen, wie von Metallmuttern oder anderen beweglichen Bauteilen, die den darunter liegende Polymerwerkstoff abschirmen, zu erleichtern. In der in 7 bis 9 gezeigten Alternative, umfasst die Wagenhalterung 44 eine Vielzahl von vertikalen Fingern 46, die so angeordnet sind, dass sie die abschirmenden Bauteile greifen. Die Wagenhalterung 44 kann entlang einer oder mehrerer Führungen 48 verschiebbar sein. Die Führungen 48 können lineare Führungsschienen mit oder ohne Lager sein, die die Bewegung der Wagenhalterung 44 entlang der Führungen erleichtern. In anderen Alternativen können die Führungen 48 Schienen, Stäbe, Balken, Rinnen oder andere Führungen sein, an denen entlang die Wagenhalterung an der Führung entlang bewegt werden kann. Die Führungen 48 können, je nach Wunsch, linear oder nichtlinear sein, um den Verbund, der vernetzt wird, aufzunehmen. In dem Beispiel der 7 werden zwei Führungen 48 als lineare Führungsschienen für das Bewegen der Wagenhalterung 44 bereitgestellt. Die Wagenhalterung 44 kann so gestaltet sein, dass ein Operator in der Lage ist, die Position der Metallmuttern oder anderer beweglicher abschirmender Bauteile in einer oder in mehreren Gruppen einzustellen. In bestimmten Anwendungen kann die Wagenhalterung 44 die Bewegung aller beweglichen abschirmenden Bauteile in dem Behälter 28 in einer Gruppe steuern. Wie in den 11A und 11B gezeigt, können die Muttern 42 einer Vielzahl von Verbunden 40 zwischen den Fingern 46 so platziert werden, dass sämtliche eingebetteten Muttern 42 gemeinsam nach einer gewünschten Anzahl von Durchführungen unter dem Elektronenstrahl bewegt werden können, um das Material, das zuvor unter den Muttern war, nicht mehr abzuschirmen. Alternativ können, je nach Wunsch, zwei oder mehr Wagenhalterungen bereitgestellt werden (nicht gezeigt), um die Bewegung der abschirmenden Bauteile in dem Behälter zu steuern.
  • Das vorliegende Verfahren umfasst das Regulieren des Vernetzungsgrades für jede Polymer-Komponente unabhängig voneinander zum Vernetzen, wobei die gleiche Strahlungsstärke verwendet wird, um den gewünschten Funktionsparameter für den Verbund nach dem Vernetzen zu erhalten. Bei einer Anwendung ist der gewünschte Funktionsparameter ein Dehnungsversuch, bei dem die erste Polymer-Komponente und die zweite Polymer-Komponente in unterschiedliche Richtungen gezogen werden, bis eine oder mehrere Komponenten des Verbunds versagen. Alternativ ist der gewünschte Funktionsparameter ein Berstversuch, bei dem das Bauteil einem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt wird, bis eine oder mehrere Komponenten des Verbunds versagen. Beispielsweise ist bei einer Anwendung die erste Polymer-Komponente eine extrudierte Röhre und enthält die zweite Polymer-Komponente eine mit der Röhre in Fluidverbindung stehende innere Vertiefung. Bei dieser Anwendung umfasst der Berstversuch das Erhöhen des Drucks einer Flüssigkeit innerhalb der Röhre und der Vertiefung bis zum Versagen.
  • In einer anderen Alternative kann das vorliegende Verfahren für jede Komponente in dem Verbund unabhängig voneinander das Variieren von mindestens einem Parameter, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Komponenten-Wanddicke, Antioxidans-Zusatz, Vernetzungsmittel-Zusatz, Polymerdichte und Abschirmung der Komponente während des Vernetzens, umfassen, um den gewünschten Funktionsparameter für den Verbund nach dem Vernetzen durch den Elektronenstrahl, der so bedienbar ist, dass er eine vorbestimmte Strahlungsmenge abgibt, zu erhalten. In diesem Beispiel wird jede Komponente unabhängig angepasst, so dass der Verbund die gewünschten Eigenschaften besitzt, nachdem der Verbund unter dem Elektronenstrahl vernetzt wurde. Entsprechend kann die Anpassung jeder Komponente mit einer Gliederkette verglichen werden, bei der jedes Glied vor dem Vernetzen eine unterschiedliche Größe, Form und Eigenschaft besitzt, wobei die Kette für den Verbund und jedes Glied für eine Komponente in dem Verbund steht, und die Kette an ihrem schwächsten Glied bricht. Damit der Verbund den gewünschten Funktionsparameter, wie einen Zugversuch, besteht, wird jede Komponente so angepasst, dass die Komponenten jeweils den Vernetzungsgrad besitzen, der benötigt wird, um den erforderlichen Funktionsparameter zu erhalten, so dass alle Komponenten in Kombination in dem Verbund wenigstens eine minimale Funktion erfüllen. Beispielsweise kann eine vor dem Vernetzen relativ schwächere Verbindungskomponente einen Vernetzungsgrad von 85% benötigen, wohingegen eine vor dem Vernetzen relativ stärkere Verbindungskomponente einen Vernetzungsgrad von 40% benötigen kann, um gemeinsam in dem Verbund den gewünschten Funktionsparameter zu erhalten.
  • In der Praxis dieser Erfindung umfassen veranschaulichende und nicht beschränkende Beispiele der Polymere, die in verschiedenen Kombinationen verwendet werden können, um die Komponenten für den Verbund zu bilden: Polyacetale, Nylons oder Polyamide, einschließlich verschiedener Typen von Nylon-6, Nylon-6/6, Nylon-6/9, Nylon-6/10, Nylon-6/12, Nylon-11, Nylon-12, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymere, Polystyrole, Polycarbonate, Polyvinylchloride und Chlorpolyvinylchloride, Polyethylen-Homopolymere und -Copolymere, einschließlich aller Molekulargewicht- und Dichtebereiche und Vernetzungsgrade, Polypropylen-Homopolymere and -Copolymers, Polybuten-Harze, Poly(meth)acryle, Polyalkylenterephthalate, Polyetherimide, Polyimide, Polyamidimide, Polyacrylate aromatischer Polyester, Polyaryletherketone, Polyacrylnitril-Harze, Polyphenylenoxide einschließlich Polystyrolmischbarer Mischungen, Polyphenylensulfide, Styrol-Acrylnitril-Copolymere, Styrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Polyarylsulfone, Polyethersulfone, Polysulfone, Ethylen-Säure-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere, thermoplastische Elastomere, die einen Härtebereich von 30 Shore A bis 75 Shore D abdecken, einschließlich Styrol-Block-Copolymeren, Polyolefin-Mischungen (TPO), elastomere Legierungen, thermoplastische Polyurethane (TPU), thermoplastische Copolyester, und thermoplastische Polyamide, Polyvinylidenchloride, Allyl-Duromere, Bismaleimide, Epoxy-Harze, Phenol-Harze, ungesättigte, duroplastische Polyester, duroplastische Polyimide, duroplastische Polyurethane, und Harnstoff- und Melaminformaldehyd-Harze. Andere Polymerwerkstoffe, die für eine gewünschte Anwendung geeignet sind, können ausgewählt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Polymer für mindestens eine Komponente in dem Verbund Polyethylen hoher Dichte sein, das anschließend durch die Anwendung eines Elektronenstrahls, wie hier erläutert, vernetzt wird.
  • Während die Erfindung in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung veranschaulicht und im Einzelnen beschrieben wurde, ist dies als im Wesen veranschaulichend und nicht als beschränkend anzusehen, wobei davon auszugehen ist, dass nur bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, und gewünscht wird, dass alle Änderungen und Modifikationen, die im Sinne der Erfindung sind, durch die angehängten Ansprüche und deren Entsprechungen geschützt sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5895695 [0002, 0005]
    • US 6287501 [0002, 0004, 0004, 0005]
    • US 7850898 [0002]

Claims (26)

  1. Ein Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds, umfassend die Schritte: Auswählen eines gewünschten Funktionsparameters für einen ausgeformten Verbund, enthaltend eine erste Polymerkomponente aus einem ersten thermoplastischen Material mit einer ersten Komponenten-Wanddicke und einem ersten Verbindungsteil, und eine zweite Polymerkomponente aus einem zweiten thermoplastischen Material mit einer zweiten Komponenten-Wanddicke und einem zweiten Verbindungsteil, gebunden an den ersten Verbindungsteil, Regulieren eines ersten Vernetzungsgrades für die erste Polymerkomponente und eines zweiten Vernetzungsgrades für die zweite Polymerkomponente unabhängig voneinander, um den gewünschten Funktionsparameter für den Verbund bereitzustellen, Ausrichten des Verbunds bei einem Winkel (A) zwischen einer Ausrichtungsachse des Verbunds und einer Elektronenstrahl-Richtung, den ausgerichteten Verbund für eine Anzahl an Durchgängen (N) einem Elektronenstrahl aussetzen, der so bedienbar ist, dass er eine vorbestimmte Strahlungsmenge (R) in Elektronenstrahlrichtung abgibt, Bereitstellen einer Gesamt-Strahlenbelastung (E), die proportional ist zu (N × R) und die den Vernetzungsgrad der ersten Komponente und der Vernetzungsgrad der zweiten Komponente bereitstellt, wobei der vernetzte Verbund den gewünschten Funktionsparameter aufweist.
  2. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Regulierens des ersten und zweiten Vernetzungsgrades das Variieren für jede der Komponenten in dem Verbund unabhängig voneinander von mindestens einem Parameter, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Komponenten-Wanddicke, Antioxidans-Zusatz, Vernetzungsmittel-Zusatz, Polymerdichte und Abschirmung der Komponente während des Vernetzens, umfasst, um den gewünschten Funktionsparameter für den Verbund nach dem Vernetzen durch den Elektronenstrahl bereitzustellen.
  3. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Regulierens des ersten und zweiten Vernetzungsgrades das Bereitstellen einer ersten, das Vernetzen beeinflussenden Zusatzmittel-Konzentration in der ersten Polymer-Komponente und einer zweiten, das Vernetzen beeinflussenden Zusatzmittel-Konzentration in der zweiten Polymer-Komponente umfasst, und die erste, das Vernetzen beeinflussende Zusatzmittel-Konzentration von der zweiten, das Vernetzen beeinflussenden Zusatzmittel-Konzentration verschieden ist.
  4. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 3, wobei die erste und die zweite, das Vernetzen beeinflussende Zusatzmittel-Konzentration jeweils eine Funktion sind von einem oder mehreren Parametern, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus dem ersten thermoplastischen Material, dem zweiten thermoplastischen Material, der ersten Komponenten-Wanddicke, der zweiten Komponenten-Wanddicke, dem Winkel (A) zwischen der Ausrichtungsachse des Verbunds und der Elektronenstrahlrichtung, der vorbestimmten Strahlungsmenge (R), die von dem Elektronenstrahl in Elektronenstrahlrichtung abgegeben wird, der Anzahl (N), mit der der ausgerichtete Verbund mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird, dem endgültigen Vernetzungsgrad der ersten Komponente und dem endgültigen Vernetzungsgrad der zweiten Komponente.
  5. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 3, wobei das das Vernetzen beeinflussende Zusatzmittel mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Antioxidans, einem Vernetzungsmittel, Ruß, Talkum, einer Glasfaser, Titandioxid, Zinkoxid und Aluminiumoxid, ist.
  6. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestrahlens des ausgerichteten Verbunds mit einer vorbestimmten Anzahl (N) mit einem Elektronenstrahl das Bewegen des ausgerichteten Verbunds aus der ersten und der zweiten Polymer-Komponente durch den Elektronenstrahl hindurch in einer Richtung, die querlaufend zu der Elektronenstrahlrichtung ist, umfasst.
  7. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 1, wobei die zweite Komponenten-Wanddicke größer ist als die erste Komponenten-Wanddicke.
  8. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 1, das weiterhin das Platzieren einer Abschirmung über mindestens einem Teil der ersten oder zweiten Polymer-Komponente umfasst, wodurch dieser Teil der ersten oder der zweiten Polymer-Komponente während des Bestrahlens mit dem Elektronenstrahl abgeschirmt wird.
  9. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 8, das weiterhin das Entfernen der Abschirmung umfasst, wodurch mindestens ein Teil der ersten oder der zweiten Polymer-Komponente während des Bestrahlens mit dem Elektronenstrahl unabgeschirmt ist.
  10. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 1, wobei der Verbund weiterhin eine Metall-Komponente umfasst, die mindestens einen Teil der ersten oder der zweiten Polymer-Komponente abschirmt, wobei das Verfahren weiterhin das Einstellen der Position der Metall-Komponente in Bezug auf die Elektronenstrahlrichtung umfasst, wodurch dieser Teil der ersten oder der zweiten Polymer-Komponente während des Bestrahlens mit dem Elektronenstrahl unabgeschirmt ist.
  11. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 1, wobei der erste Vernetzungsgrad für die erste Polymer-Komponente im Wesentlichen der gleiche ist, wie der zweite Vernetzungsgrad für die zweite Polymer-Komponente.
  12. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine dritte Polymer-Komponente eines dritten thermoplastischen Materials mit einer dritten Komponenten-Wanddicke und einem dritten Verbindungsteil, gebunden an die erste oder die zweite Polymer-Komponente, und das unabhängige Regulieren eines dritten Vernetzungsgrades für die dritte Polymer-Komponente, um den gewünschten Funktionsparameter für den Verbund bereitzustellen.
  13. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 12, weiterhin umfassend eine vierte Polymer-Komponente eines vierten thermoplastischen Materials mit einer vierten Komponenten-Wanddicke und einem vierten Verbindungsteil, gebunden an die erste, die zweite oder die dritte Polymer-Komponente, und das unabhängige Regulieren eines vierten Vernetzungsgrades für die vierte Polymer-Komponente, um den gewünschten Funktionsparameter für den Verbund bereitzustellen.
  14. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 1, wobei das erste thermoplastische Material ein Polyethylen hoher Dichte ist.
  15. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 1, wobei das erste thermoplastische Material ein Polyethylen hoher Dichte und der zweite Thermoplast talkumverstärktes Polyethylen hoher Dichte ist.
  16. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 1, wobei das erste thermoplastische Material und das zweite thermoplastische Material dieselben sind.
  17. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 1, wobei der gewünschte Funktionsparameter ein Zugversuch ist, bei dem die erste Polymer-Komponente und die zweite Polymer-Komponente bis zum Versagen einer oder mehrerer Komponenten des Verbunds in entgegengesetzte Richtungen gezogen werden.
  18. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 1, wobei die erste Polymer-Komponente eine extrudierte Röhre ist und die zweite Polymer-Komponente eine mit der Röhre in Fluidverbindung stehende Vertiefung umfasst, und wobei der gewünschte Funktionsparameter ein Berstversuch ist, bei dem der Druck einer Flüssigkeit innerhalb der Röhre und der Vertiefung bis zum Versagen erhöht wird.
  19. Ein Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds, umfassend die Schritte: Auswählen eines gewünschten Funktionsparameters für einen ausgeformten Verbund einer ersten Polymerkomponente aus einem ersten thermoplastischen Material mit einer ersten Komponenten-Wanddicke und einem ersten Verbindungsteil, und einer zweiten Polymerkomponente aus einem zweiten thermoplastischen Material mit einer zweiten Komponenten-Wanddicke und einem zweiten Verbindungsteil, gebunden an den ersten Verbindungsteil, Variieren für jede der ersten Polymer-Komponente und der zweiten Polymer-Komponente unabhängig voneinander von mindestens einem Parameter, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Antioxidans-Zusatz, Vernetzungsmittel-Zusatz, Füllstoff-Zusatz, Pigment-Zusatz und Polymerdichte, um den gewünschten Funktionsparameter für den Verbund nach dem Vernetzen durch einen Elektronenstrahl, der so bedienbar ist, dass er eine vorbestimmte Strahlungsmenge (R) abgibt, bereitzustellen, Ausrichten des Verbunds bei einem Winkel (A) zwischen einer Ausrichtungsachse des Verbunds und einer Elektronenstrahl-Richtung, den ausgerichteten Verbund für eine Anzahl an Durchgängen (N) einem Elektronenstrahl aussetzen, der so bedienbar ist, dass er eine vorbestimmte Strahlungsmenge (R) in Elektronenstrahlrichtung abgibt, wobei eine Gesamt-Strahlenbelastung (E), die proportional ist zu (N × R), bereitgestellt wird, Bereitstellen des Vernetzungsgrades der ersten Komponente und des Vernetzungsgrades der zweiten Komponente, wobei der vernetzte Verbund den gewünschten Funktionsparameter aufweist.
  20. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 19, weiterhin umfassend das Variieren der ersten Komponenten-Wanddicke und der zweiten Komponenten-Wanddicke unabhängig voneinander, um für den Verbund den gewünschten Funktionsparameter nach dem Vernetzen mit einem Elektronenstrahl, der so bedienbar ist, dass er eine vorbestimmte Strahlungsmenge (R) abgibt, bereitzustellen.
  21. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 19, weiterhin umfassend eine dritte Polymer-Komponente eines dritten thermoplastischen Materials mit einer dritten Komponenten-Wanddicke und einem dritten Verbindungsteil, gebunden an die erste oder die zweite Polymer-Komponente, und das unabhängige Variieren für die dritte Polymer-Komponente von mindestens einem Parameter, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Komponenten-Wanddicke, Antioxidans-Zusatz, Vernetzungsmittel-Zusatz, Polymerdichte und Abschirmung der Komponente während des Vernetzens, um den gewünschten Funktionsparameter für den Verbund nach dem Vernetzen durch einen Elektronenstrahl, der so bedienbar ist, dass er eine vorbestimmte Strahlungsmenge (R) abgibt, bereitzustellen.
  22. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 21, weiterhin umfassend eine vierte Polymer-Komponente eines vierten thermoplastischen Materials mit einer vierten Komponenten-Wanddicke und einem vierten Verbindungsteil, gebunden an die erste, die zweite oder die dritte Polymer-Komponente, und das unabhängige Variieren für die vierte Polymer-Komponente von mindestens einem Parameter, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Komponenten-Wanddicke, Antioxidans-Zusatz, Vernetzungsmittel-Zusatz, Polymerdichte und Abschirmung der Komponente während des Vernetzens, um den gewünschten Funktionsparameter für den Verbund nach dem Vernetzen durch einen Elektronenstrahl, der so bedienbar ist, dass er eine vorbestimmte Strahlungsmenge (R) abgibt, bereitzustellen.
  23. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 19, wobei das erste thermoplastische Material ein Polyethylen hoher Dichte ist.
  24. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 19, wobei das erste thermoplastische Material und das zweite thermoplastische Material dieselben sind.
  25. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 19, wobei der gewünschte Funktionsparameter ein Zugversuch ist, bei dem die erste Polymer-Komponente und die zweite Polymer-Komponente bis zum Versagen einer oder mehrerer Komponenten des Verbunds in entgegengesetzte Richtungen gezogen werden.
  26. Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Verbunds nach Anspruch 19, wobei die erste Polymer-Komponente eine extrudierte Röhre ist und die zweite Polymer-Komponente eine mit einer Innenseite der Röhre in Fluidverbindung stehende Vertiefung umfasst, und wobei der gewünschte Funktionsparameter ein Berstversuch ist, bei dem der Druck einer Flüssigkeit innerhalb der Röhre und der Vertiefung bis zum Versagen erhöht wird.
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