FI95563B

FI95563B - Matalaenerginen sytytyslanka ja menetelmä sen valmistamiseksi

Info

Publication number: FI95563B
Application number: FI890523A
Authority: FI
Inventors: Ronald Fraser Stewart; David John Welburn; David Martin Welsh; Bob Greenhorn
Original assignee: Ici Plc
Priority date: 1988-02-03
Filing date: 1989-02-03
Publication date: 1995-11-15
Also published as: JP3012653B2; ES2039071T3; GB8901092D0; ATE85971T1; IE61285B1; NO171590B; CA1334151C; PT89591B; HK493A; GB2215441B; EP0327219A3; NO890410L; EP0327219B1; PT89591A; NO171590C; DE68904967T2; IN174311B; ZA89548B; JPH01301577A; AU613145B2

Description

95563

Matalaenerginen sytytyslanka ja menetelmä sen valmistamiseksi

Kyseinen keksintö koskee parannettua, matalaener-5 gistä sytytyslankaa käytettäväksi kaupallisissa räjäytyksissä, parannettuja materiaaleja, jotka ovat hyödyllisiä niiden valmistuksessa ja menetelmää sellaisen sytytyslangan valmistamiseksi.

Ei-sähköisten räjähteiden sytytyssysteemien käyttö 10 ei ole räjäytysalalla sinänsä tunnettua. Yleensä näissä systeemeissä käytetään yhtä tai useampaa pituutta sytytyslankaa, joista kukin on toisesta päästään kiinnitetty välittömästi tai viiveellä räjähtävään nalliin. Kun langan toinen pää sytytetään räjähdysinitiaattorin, kuten nallin 15 tai sytytyspäälinjan sytytyslangan avulla, räjähtävä sytytyslanka räjähtää ja räjähdysaalto välittyy sitä pitkin suurella nopeudella räjäyttäen kiinnittyneen nallin. Sellainen systeemi valitaan käytettäväksi yleensä silloin, kun sähköisen sytytyssysteemin ja sähköisten räjäytysnal-20 lien käyttöön liittyy vaaroja.

Aiemmin on tehty monia parannuksia ei-sähköisten sytytyssysteemien ja räjähtävien sytytyslankojen laatuun ja luotettavuuteen. Varhainen mutta merkittävä kehitys esitettiin GB-patentissa 808 087 (vastaa US-patenttia • 25 2 993 236). Siinä esitetään ratkaisu ongelmaan turvalli- sesti liittää räjähtävä ydin termoplastiseen, putkimaiseen suojaan ekstruusion aikana. Siinä esitettyä menetelmää voidaan käyttää laajalti sytytyssysteemeissä käytettävien putkimaisten tuotteiden valmistuksessa. Eräs sellainen 30 tuote on esitetty GB-patentissa nro 1 238 503 (vastaa US-patenttia 3 590 739; CA 878 056), jossa esitetään räjähtävä sytytyslanka, joka sisältää putken, jossa on vain ohut kerros reaktiivista ainetta, joka on päällystetty sisäpinnalle eikä se niinkään ole ydin. Sellaista sytytyslankaa 35 markkinoidaan rekisteröidyllä kauppanimellä "N0NEL". Ylei- , 95563 2 sesti tämä sytytyslankatyyppi on tullut tunnetuksi paineaalto johtimena ja sitä tullaan tästä eteenpäin nimittämään niin.

Paineaaltojohtimien, joilla on pieni halkaisija, 5 valmistus on rajoittunut rajoitetun määrän polymeerejä käyttöön johtuen tuotteelle etsityistä perusominaisuuksista. Tuotekehityssuuntaus alalla sellaisten ongelmien voittamiseksi on ollut valmistaa laminoituja muoviputkia, jotka sisältävät sisäpinnalla ja ulkopinnalla erilaista muo-10 via, jotta vastattaisiin reaktiivisen aineksen adheesio-ja mekaanisiin lujuusvaatimuksiin, vastaavassa järjestyksessä. Paineaalto johdin kaksikerroksisen laminoidun putken muodossa, joista ulkoinen kerros vahvistaa ja suojaa mekaaniselta vahingolta, on esitetty GB-patentissa 2 027 176 15 (US 4 328 753; CA 1 149 229). Vastaavasti US-patentissa 4 607 573 kuvataan menetelmää kaksikerroksisen tai monikerroksisen paineputken valmistamiseksi, jossa ulompi päällys levitetään vasta sen jälkeen, kun sisempi putki on venytetty, jotta saadaan haluttu määrä ydintä pituusyksik-20 köä kohden. Lisäesimerkkejä sellaisista päällystetyistä putkista on esitetty US-patentissa 4 757 764, jossa esitetään yllä mainitussa US-patentissa 4 607 573 esitetyn tyyppisten putkien käyttö, kun putkissa on ei-itseräjähtä-vää reaktiivista ainesta. Muita esityksiä ei-itseräjähtä-25 vien reaktiivisten ainesten käytöstä löydetään BR-paten-

! tissa nro PI 8 104 552, CA 878 056, GB 2 152 643 ja US

4 660 474 ja 4 756 250.

Vaikka paineaaltojohtimien keksinnöllä on ollut tärkeä merkitys räjäytysalalle, eivät tunnetut paineaalto-30 johtimet ole ilman haittapuolia. Koska reaktiivista aines- ·. ta sisältyy putkessa ainoastaan ohueen pintapäällykseen, joka kiinnittyy, mutta ei sitoudu putkeen, sen vuoksi vain tietyt erityismuovit on havaittu käytännössä sopiviksi tarpeellisen adheesion aikaansaamiseksi. Sellaisilla eri-35 tyismuoveilla on taipumus olla kalliita ja niiltä puuttuu mekaaninen lujuus. Suojattaessa niitä ulkoisella materiaa-

Il ' ««-1- «lii >:* -* #» 3 95563 likerroksella, kuten on esitetty US-patentissa nro 4 328 753 ja 4 607 573, mekaaniset ominaisuudet paranevat.

Sen vuoksi on tullut tarve paineaaltojohtimelle, joka säilyttää kaikki sillä hetkellä käytettävän putken 5 räjähdysominaisuudet ja jolla on myös suuri mekaaninen lujuus ja suuri vetolujuus mutta pienet valmistuskustannukset .

Esillä olevan keksinnön mukaan valmistetaan matala-energinen paineaaltojohdin, joka sisältää suulakepuriste-10 tun yksittäisseinän, mittasuhteiltaan stabiilin muoviputken, jonka sisäpinta on peitetty hiukkasmaisella reaktiivisella, energeettisellä aineksella, mainitun putken muovin sisältäessä pääasiassa homogeenisen seoksen, jossa on pääosa veto-orientoitunutta polymeerihartsia, josta puut-15 tuu riittävä, reaktiivinen materiaalia säilyttävä kyky, ja pienempi määrä modifioijaa, joka on sekoittuva tai yhteensopiva aines, joka antaa suuremman reaktiivista materiaalia säilyttävän kyvyn mainitulle ruiskupuristetulle muoviputkelle.

20 Parhaimmat tulokset saavutetaan useimmissa tapauk sissa, kun polymeeri on pääasiassa orientoitunut lineaarisesti ja tämä saavutetaan parhaiten putken kylmävedolla sulakiinteytymisen jälkeen. Tässä käytettynä termi "kylmä-veto" tarkoittaa käänteistä laajenemista paikallisella • 25 vetopisteellä suulakepuristetussa putkessa, missä tahansa vaiheessa sen jälkeen, kun polymeeri on poistunut suulakepuristimesta ja jäähtynyt riittävästi pysyvän putkimaisen rakenteen kiinteytymiseksi, mutta pysyy plastisena tai riittävän muovattavana, jotta voidaan venyttää kuormituk-30 sessa, jotta siten orientoitaisiin kristalliitit putken pituuden suunnassa. Siten kylmäveto voidaan suorittaa missä tahansa vaiheessa sen jälkeen, kun putki on saanut muotonsa suulakepuristuksen jälkeen ja alkanut jäähtyä puris-tuslämpötilastaan. Sen vuoksi tulisi huomata, että "kylmä-35 vedon" lämpötila on edullisesti välillä, joka on huoneenlämpötilasta noin 180eC:seen tai korkeampi riippuen väli- 4 95563 tusta polymeeristä (polymeereistä) ja havaitaan, että kyl-mävetovaiheen (kylmävetovaiheiden) lämpötilaprofiilin ei tarvitse olla yhdenmuotoinen, joten lämpökäsittely putken suulakepuristuksen jälkeen voi olla vaihteleva. Lisäksi 5 voidaan käyttää välillä tai lopuksi tapahtuvia relaksaa-tiovaiheita, kuten synteettisten kuitujen alalla on tunnettua, kylmävedetyn putken "kuormituksen vähentämiseksi" ja jotta annettaisiin putkelle parempi mittasuhteiden stabiilisuus. Havaitaan, että tavallisesti suulakepuristetun 10 putken keinotekoisessa jäähdytyksessä käytetään paineilma-ja/tai vesijäähdytystä lämpötilan säätämiseksi puristuksen jälkeisen käsittelyn aikana. Tuloksena saatava putki on turvallinen käsitellä ja helposti kelattavissa varastointia ja kuljetusta varten. Tietysti valmista putkea 15 voidaan käsitellä ulkoisesti apuaineilla veden ja öljyn, erityisesti dieselöljyn, läpäisykestävyyden parantamiseksi. Tavallisesti riittää ohut kalvo tai pinnoite. Vaihtoehtoisesti polymeeriseos voi sisältää lisäksi hartsia öl-jynkestävyyden parantamiseksi. Putki voidaan päällystää 20 toisella polymeerikerroksella kuten aiemman tavan mukaisissa putkissa, mutta niin tehdessä ei saavuteta mitään etua.

Keksinnön mukaisesti tähän mennessä valmistetuille putkille tehdyt testit, mukaan lukien mikroskooppinen tut-; 25 kimus, osoittavat, että veto-orientoituva polymeerihartsi on jatkuvan matriisin muodossa, kun taas mainittu yhteensopiva materiaali on yleensä mukana matriisissa erillisinä, ei-jatkuvina partikkeleina, joiden koko on noin 0,5 pm, tai muutaman mikrometrin pituisina fibrilleinä, 30 joiden pituus/halkaisijasuhteet ovat tyypillisesti noin 6 - 10, orientoituneina putken akselin suuntaisesti. Mai- « nitun sekoittuvan materiaalin rakenteellinen tila on vähemmän varma, koska sisäisesti ei ole mitään selviä faasi-rajoja, joita voitaisiin korostaa elektronimikroskopialla. 35 Kuitenkin olemme havainneet, että nämä sekoittuvat polymeeriset materiaalit, jotka antavat putken sisäpinnalla ;a m ί liil uu 5 95563 hyvät partikkelien adheesio-ominaisuudet, näyttävät olevan läsnä merkittävässä määrin epäselvästi erottuneina, kon-sentroituneemman materiaalin alueina. Siten elektronimikroskopia paljastaa (katsottaessa alueita, jotka ovat poi-5 kittain enintään 20 pm) mielivaltaisen satunnaisen mikrorakenteen muovimatriisissa yhdenmukaisesti sellaisen alueellisuuden kanssa. Lisäksi on havaittu, että monissa tapauksissa sekoittuva tai yhteensopiva materiaali on su-lapuristuksen jälkeen jakautunut siten, että sitä on suu-10 rempina konsentraatioina putken sisäpinnalla kuin matrii-sirungossa, mikä saa aikaan optimaalisen altistumisen vuorovaikutukselle reaktiivisen materiaalin kanssa ja toivotun toimintakyvyn tuloksena saatavassa paineaaltojohtimes-sa. Sekoittuvan tai yhteensopivan materiaalin jakautuminen 15 vaihtelee riippuen valitun materiaalin fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista.

Polymeeriputkikomponentit voidaan esisekoittaa sopivaan seokseen ennen sen syöttämistä sulaekstruusiolait-teeseen, jotta varmistetaan materiaalin sopiva sekoittumi-20 nen matriisipolymeeriin. Havaittavalla pintarikastumisella sulaekstruusiossa on yllättävä vaikutus ja se saa aikaan, että haluttua jauheeseen tarttuvaa materiaalia on pinnassa läsnä merkittävästi enemmän kuin komponenttien pitoisuus putkimateriaalissa antaisi odottaa. Tämän ilmiön uskotaan * 25 olevan saavutettavissa lukuisilla mekanismeilla tai sei- laisten mekanismien auttavalla yhdistelmällä, riippuen kyseessä olevasta polymeerimatriisista ja mukana olevista jauheeseen tarttuvista materiaaleista. Nykyisin suosittuja selityksiä ovat ensinnä ekstruusiomuottipintojen ensisi-30 jäinen kastuminen tai pinnoittuminen dispergoituneella I* materiaalilla sulassa polymeerimatriisissa ja toiseksi materiaalin migraatio leikkausgradientin vaikutuksesta ekstruusiopäässä muottipään pintaan, s. o. Teologisista syistä. Sisäpinnan rikastumisen olemassaolo sekä puriste-35 tussa putkessa sellaisenaan sekä kylmävedetyssä putkessa on tieteellisesti osoitettavissa käyttämällä tunnettuja fysikaalisia menetelmiä kuten ESCA:a.

6 95563

Sekoittuva tai yhteensopiva materiaali on edullisesti polymeeri- tai kopolymeerihartsi tai pienemmän molekyy-limassan omaava materiaali, jolla on vastaavat ominaisuudet parantaa matriisipolymeerin reaktiivista materiaalia pidät-5 täviä ominaisuuksia yhdellä tai useammalla seuraavista mekanismeista; (I) kemiallinen vuorovaikutus kuten ioni-tai vetysidos; (II) fysikaalinen vuorovaikutus kuten polaarinen vetovoima; tahmeus tai pintakostuminen ja (lii) elektrostaattinen vuorovaikutus valitun reaktiivisen mate-10 riaalin kanssa. Itse asiassa mitä tahansa materiaalia, joka voidaan onnistuneesti sekoittaa bulkkimatriisin muodostavaan polymeeriin ja joka kestää ekstruusioprosessin hajoamatta tai häiritsemättä putken muodostumista voidaan käyttää, sillä edellytyksellä, että sillä on kyky antaa haluttu 15 parannus matriisipolymeerin ominaisuuteen pidättää reaktiivista materiaalia. Sopivat materiaalit voidaan tunnistaa niiden yhteensopivuudesta valitun bulkkihartsin kanssa ja siitä, että niillä riippuvia tai vapaita funktionaalisia ryhmiä, jotka ovat vuorovaikutuksessa valitun reaktiivisen 20 materiaalin kanssa esim. polaarisella vetovoiman, vetysi-doksen tai ionisen vetovoiman kautta, ilman että välttämättä muodostuu ionisidosta. Vaihtoehtoisesti molekyylirakenne on sellainen, että vuorovaikutus tapahtuu fysikaalisista syistä kuten tahmeuden, korkean pintaenergian tai pintaolo-25 suhteiden, esim. karkeuden, avulla, joita ominaisuuksia voidaan modifioida sekoittamalla mukaan erittäin hienojakoista täyteainetta kuten silikaa, pitoisuuksien ollessa mahdollisesti noin 0,5 - 1,0 %.

Bulkkipolymeerimatriisi, josta putki pääasiassa 30 koostuu, sisältää laajasti olefiinisia polymeerejä, mukaan lukien eteeni/alfa-olefiinikopolymeerit, joissa olefiini-monomeerissa voi olla 4 -16 hiiliatomia kuten 1-buteeni, 1-hekseeni, 1-okteeni, 4-metyyli-1-penteeni jne. Näiden sulavirtausindeksi on tavallisesti noin 0,1 - 2 ja tiheys _3 35 900 - 950 kg·m . Yleensä sopivia matriisipolymeereja ovat 7 95563 kuituja muodostavat polymeerit. Näiden polymeerien etuja on niiden helppo käsiteltävyys ekstruusiolaitteessa, rakenteellinen pituus ja yleensä alemmat kustannukset kuin paineputkikomponenteissa.

5 Muovi sisältää edullisesti myös pienemmän määrän polymeeri- tai kopolymeerihartsia tai silloitusainetta, joka on sekoittuva mainittuun matriisipolymeerihartsiin ja joka antaa sulalujuutta ja auttaa putken ekstruusiossa. Sellainen materiaali on eteeni/akryylihappoesterikopoly-10 meeri tai eteenin ja vinyyliasetaatin kopolymeeri. Akryy-liesterit ovat edullisesti alempia alkyyliestereitä kuten metyyli- tai butyyliakrylaatit.

Siten sopiva putki sisältää seoksen, jossa on 60 -97 paino-% polyolefiinihartsia, esim. lineaarista matala-15 tiheyspolyeteeniä (valinnaisesti se sisältää 5-45 paino-% toista hartsia, joka on polyolefiiniin sekoittuva tai yhteensopiva polymeeri, kopolymeeri tai silloitusaine, joka parantaa seoksen sulalujuutta ja auttaa putken ekstruusiossa) ja noin 2-25 paino-%, edullisesti enintään 10 paino-20 %, kolmatta polyolefiiniin sekoittuvaa tai yhteensopivaa hartsia, joka on pintaominaisuuksia modifioiva polymeeri tai kopolymeeri, kuten eteeni/akryylihappo- tai metakryyli-happo-kopolymeeri, joka voi olla kokonaan tai osittain neutraloitu esim. ionimeeri kuten Surlyn 1855 (Du Pont-25 tuotteen kauppanimi).

Lineaarisen matalatiheyspolyeteenin, jota voi sisältyä enintään 97 paino-% polymeeriseokseen ja jota käytetään keksinnön putken edullisessa sovellutuksessa, on sulavir-tausindeksi (MFI) noin 1,0. Polyeteeniin sekoittuva tai 30 yhteensopiva hartsi, joka antaa polymeeriseokselle sulalu- juutta, voi olla edullisesti esimerkiksi eteeni/vinyyliase-taattikopolymeeri tai matalatiheyspolyeteeni, jonka sula-indeksi on 3 tai alle. Polyeteeniin sekoittuva tai yhteensopiva, jauhetta pidättävää kykyä parantava hartsi voi olla 35 hapan tai ionimeeripohjäinen kopolymeeri kuten esimerkiksi 4 8 95563 PRIMACOR, eteeni-akryylihappokopolymeeri, jota myy DOW Chemical Company.

Keksinnön menetelmä sisältää vaiheet, joissa suula-kepuristetaan sekoitettujen aineosien sulasta muoviputki 5 laajan, rengasmaisen muotin läpi paksuseinäisen putken muodossa, samalla kun levitetään partikkelimaista, reaktiivista, energeettistä materiaalia mainitun paksuseinäisen putken sisäseinälle sisäpitoisuutena pituusyksikköä kohden, ja pidennetään mainittua paksuseinäistä putkea, jotta muo-10 dostetaan paikallistunut vetopiste kylmävedolla, jotta lisätään putken vetolujuutta, jotta vähennetään mainitun seinän paksuutta ja alennetaan mainitun reaktiivisen materiaalin määrää sisällä pituusyksikköä kohden. Tapa, jolla paksuseinäinen putki suulakepuristetaan samalla kun levi-15 tetään sisäpinnalle reaktiivinen materiaali on samanlainen kuin tapa, joka on esitetty GB-patentissa 808 087 (US 2 993 236) ja se on laajalti tunnettu alalla. Paineputkien koot on käytännössä standardisoitu alalla noin 3 millimetrin ulkohalkaisijaan ja 1 mm sisähalkaisijaan johtuen tar-20 peesta yhdenmukaisuuteen olemassa olevien räjäyttimien jne. kanssa. Siten alaan perehtyneille on sinänsä selvää, että työstömuotit, tarvittaessa, sulavedon ja kylmävedon määrä valitaan siten, että saadaan saman kokoisia tai eri kokoisia tuotteita. Voi olla sopivaa aloittaa suulakepuristamal-25 la aloitusputkea, jonka halkaisija on noin 6 - 10 mm ja sisähalkaisija noin 3 mm. Merkittävä vetäminen putken kiin-teytymislämpötilojen alapuolella voi olla erittäin edullisia. Kuitenkin nyt keksittyjen koostumusten moninaisuuden kannalta, jotta ne olisivat hyödyllisiä valmistettaessa 30 sellaisia putkia, ei katsota, että voidaan määritellä tarkkoja rajoja. Kuitenkin luonnollinen vetosuhde, joka on vähintään 4:1, painosuhteessa yhtäläistä pituutta vetämätöntä putkea suhteessa vedettyyn putkeen, voi olla kaikkein edullisin, mikä on ehkä yhtäläinen mekaaniseen vetosuhtee-35 seen noin 5 - 8:1. Sen vuoksi asiaankuuluvaa on harkita,

! «H » lii» lilM

9 95563 minkä tyyppinen matriisipolymeeri valitaan ja mitä tarpeellisia, vähäisempiä käyttösäätöjä tehdään varmistettuina lyhyillä esikokeilla ja testeillä. Ohjelinjoja samaan voidaan määrittää tässä yhteydessä myöhemmin annettavista ei-5 rajoittavista esimerkeistä.

Muoviputkipaineaal to johdin valmistetaan edullisesti sillä tavoin, jotta saadaan vetolujuus 170 newtoniin neliö-millimetriä kohden asti. Tehokas, pienin mahdollinen pin-takuormitus suurinopeuksisille paineputkille olisi noin 10 15 mg»m 1, mutta reaktiivisen aineen määrä on mahdollista olla aina 20 mg·m-1 tai jopa korkeampi kuten on osoitettu yllä mainituissa julkaisuissa, esim. 25 - 60 mg lineaarista metriä kohden kuten on ilmoitettu US-patentissa 4 757 764. Putken mittasuhteet voidaan valita ja siihen vaikuttaisi 15 vaadittu sisähalkaisija ja tarve saada itseään kannattava putki, mutta tavallisesti ulkohalkaisija on 2,5 - 3,3 mm ja sisähalkaisija noin 1,3 mm.

Sopivia materiaaleja käytettäväksi veto-orientoivana matriisipolymeerina ovat lineaariset polyeteenit kuten ne, 20 joita on nykyisin kaupallisesti saatavissa kauppanimillä "Aecithene", erityisesti LF 3020, LF 3081 ja LF 3100; "Dowellwax", erityisesti 2045-A, 2049 ja 2075; Du Pont 12J1; ESSO 3121.73; Idemitsu polyeteeni-L 0134H; Mitsubishi polyeteeni LL H20E, F30F ja F30H; Mitsui "Ultzex" 2020L, 25 3010F ja 3021F; Nippon NUCG-5651 ja Union Carbide DFDA- 7540, joiden kaikkien uskotaan olevan itse asiassa LLDPE:ä, mutta yhtä lailla voidaan käyttää myös MDPE:ä, HDPE:ä, ULDPEiä ja LDPE:ä muoviputkien muodostamiseksi tyydyttävällä tavalla. Näiden polyolefiinien seokset katsotaan hyödyl- « 30 lisiksi, erityisesti LLDPE HDPE:n kanssa johtuen niiden läheisestä yhteensopivuudesta, jonka uskotaan johtuvan

uudelleen kiteytymisestä. Eteeni/propeenikopolymeerit kuten TM

EXXELOR PE 808 (Exxon Chemicals Ltd.) ja polypropeenit

TM

kuten PROPATHENE (ICI) ovat myös hyödyllisiä kyseistä 35 tarkoitusta varten. Vastaavasti näiden polyolefiinien kopo- » 10 95563 lymeerit substituoitujen olefiinien kanssa ovat mahdollisia.

Johtuen vaihtelusta kaupallisesti saatavissa bulkki-polymeereissa voidaan tarvita joitakin alkukokeita ja pie-5 niä vaihteluja ekstruusioprosessiin, mutta sellaista pidetään alaan perehtyneiden tavallisena taitona. Yllä mainittujen olefiinisten polymeerien, jotka ovat edullisia saatavuuden, kustannusten, käsiteltävyyden ja fysikaalisten ominaisuuksien kannalta puristettaessa paineputken muodos-10 tamiseksi, lisäksi voidaan käyttää muita veto-orientoituvia, sulana puristettavia polymeerejä, joilla on riittävä sitkeys ja riittävä veden- ja öljynkestävyys, esim. poly-estereitä kuten polyeteeni/buteenitereftalaattia (PBT) tai nailoneita voidaan myös käyttää pohjana putken rakenteel-

TM

15 liselle polymeerimatriisille samanlaisin tuloksin. Kodar on sopiva polyesteri, jota on saatavissa Eastman Chemicals. Muovien suulakepuristusalalla ja synteettisten kuitujen alalla polymeerien moninaisuus on nyt niin laaja, että on mahdotonta testata niitä kaikkia, mutta alan asiantuntijat 20 mahdollistavat asiantuntevan tutkimuksen muista polymeereistä, mikäli se on toivottua.

Polymeeri, joka muodostaa putken bulkkimatriisin, tarvitaan yksinkertaisesti saamaan aikaan jäykkä putki, jolla on halutut mittasuhteet ja fysikaaliset ominaisuudet 25 ja joka on riittävä kantoaine sekoitettavaa materiaalia varten, jonka tehtävä on antaa sisäputken pinnalle jauhetta tarttuvia/pidättäviä ominaisuuksia. Sen on oltava sulana puristettava tavalla, joka sallii tehokkaan jauheen syötön ja jolla sen vuoksi on tai sille annetaan riittävä sulalu-30 juus. Monet näistä edullisista bulkkimateriaaleista, esim. LLDPEit, ovat sulana ohentuvia leikkauksessa ja vaativat sen vuoksi joko erittäin taitavaa ekstruusioammattitaitoa tai jos halutaan taipuisampaa polymeerisulatetta, tarvitaan riittävää mutta pientä määrää sulana sekoitettua, sekoitet-35 tua sulalujuuslisäaineesta, kuten alla olevassa edelleen kuvataan.

11 95563

Perustava ja yllättävä keksintö, josta kyseinen keksintö on johdettu, on, että käytännöllinen paineaalto-johdinputki jauhetta tarttuvasta bulkkihomopolymeerista ei ole tarpeellinen vastoin alalla pitkään ollutta uskomus-5 ta ja käytäntöä. Seos, jossa toiminta on erotettu, voi toimia yhtä hyvin tai paremmin ja olla taloudellisesti edullinen.

Hiukkasmainen, reaktiivinen materiaali, jota tarvitaan paineaallon pitämiseen putkessa, vaatii, että pinnalla 10 on läsnä lisäainetta, joka kyseisen keksinnön mukaan voi olla toisen polymeerin muodossa, tai pienemmän molekyyli-massan omaava materiaali, joka on riittävän sekoittuva tai yhteensopiva sekoitettavaksi bulkkipolymeerimatriisiin, jotta saadaan aikaan suulakepuristettu putki, jolla on 15 toivotut pidättävät ominaisuudet. Lisäaine ei saa olla liian sitova eikä se saa olla aggressiivisesti kiinnittyvä tai nojautua yksistään muuttuviin elektrostaattisiin ominaisuuksiin, koska reaktiivinen materiaali olisi silloin kyvytön edistämään paineaaltoa ollen joko pysyvästi kiin-20 nittynyt putken pintaan tai migraatiolla pinnasta varastointia jän aikana. Siten olemme havainneet, että valitut materiaalit tulisi lisätä matriisipolymeeriin ennen ekst-ruusiota, jotta saadaan puristettava seos, jota voidaan vetää tyydyttävän putken muodostamiseksi käytettäväksi . 25 paineaaltojohtimena. Näille on ominaista, että niissä on « riippuvia tai vapaita funktionaalisia tai polaarisia ryhmiä esim. karboksyyli, anhydridi, hydroksyyli, halogeeni, sya-no, amido, sulfonaatti jne., joilla on sisäinen tarttuva ominaisuus tai joilla on suhteellisen pieni molekyylikoko. 30 Sellaisia materiaaleja voidaan valita joukosta, johon kuuluvat eteeni/akryylihappo(EAA)-kopolymeerit, eteeni/metak-ryylihappo(EMA)-kopolymeerit, polyisobuteenit (PIB), poly-butadieenit (PBD), polyeteenivahat (PE-vahat), ionomeerit, polyeteeniglykolit (PEG), polypropeeniglykolit (PPG), etee-35 nivinyylialkoholihartsit (EVAL), butyylikumi, Rosin, malei- 12 95563 nisoitu polypropeeni, polyakryyliamidi tai polyakryyliami-dioksiimihartsit, polyeteeni-imiini-, sulfoni- tai fosfo-naattihartsit. Edullisesti lisäaine on eteeniakryylihap-pokopolymeeri (EAA) tai metakryylihappokopolymeeri (EMÄ) 5 tai ionomeeri. Polymeereihin, jotka ovat sopivia tähän tarkoitukseen, kuuluvat ne, jotka ovat kaupallisesti saatavissa kauppanimillä "Primacor" (EAA) esim. 1430, "Surlyn" 1855 (uskotaan olevan kokonaan tai osittain neutraloituja metakryylihapon ja eteenimonomeerin polymeerejä) tai 8940 10 (Naionomeeri), "nucrel" (EMÄ) 403 tai 410, Hyvis 30, (PIB, PB Chemicals), LihteneN4 6000 (PBD, Doverstrand Ltd.), Soarnol D (EVAL-hartsi, British Trades & Shippers), portugalilainen WW Gum Rosin, Mead King Robinson Co Ltd., PEG 4000 (Lanster Chemicals) ja pienemmän molekyylimassan omaa-15 vat materiaalit, kuten PE-vaha (AC 617A NE 3569, Allied Chemicals) ovat myös tehokkaita.

Termejä "sekoittuva" ja erityisesti "yhteensopiva" ei tule ymmärtää kapeassa merkityksessä olevan vapaa kaikesta taipumuksesta (muiden voimien puuttuessa) erottua 20 tai jakautua. Siten lonomeereja kuten ne, joita myydään kauppanimillä "Surlyn", ei pidetä LLDPEtiin sekoittuvina eikä niitä nimitetä olevan yhteensopivia LLDEP:n kanssa. Kuitenkin olemme osoittaneet, että suuren kuormituksen sekoitus- ja leikkausvoimien vaikutuksesta ruuvipuristimes-: 25 sa ne voivat hienojakoisesti ja homogeenisesti dispergoitua pitoisuustasoihin, kuten 10 paino-% ja mikä tahansa sisäinen taipumus jakautua tai tipoilla kasautua suuriksi palloiksi ei tule haitallisesti esille lyhytaikaisen puristuksen aikana ennen putken kiinteytymistä.

30 Polyeteeniin sekoittuva tai yhteensopiva hartsi, joka antaa polymeeriseokselle sulalujuutta, voi olla esimerkiksi eteeni/vinyyliasetaattikopolymeeri kuten CIL 605-V tai eteeni/metyyliakrylaattia tai eteeni/butyyliakrylaat-tia (EMÄ- tai EBA-estereitä) tai matalatiheyspolyeteeniä, 35 jonka sulaindeksi on 3 tai pienempi. Lupolen 2910 M on sopiva EBA-esteri, jota on saatavissa BASF Ltd:Itä (UK).

13 95563

Tietenkin nämä polymeerit voivat sisältää tyypillisiä lisäaineita kuten liekinhidastimia, antioksidantteja, täyteaineita, liukastetta ja tukkeutumisenestoaineita, kytkentäaineita, UV-stabilisaattoreita, sakkeuttimia ja 5 pigmenttejä tarpeen mukaan.

Keksinnön yksityiskohtia ymmärretään paremmin seu-raavasta kuvauksesta ja siihen liittyvistä piirroksista, joissa:

Kuvio 1 on leikkauspoikkipinta keksinnön paineaalto-10 johtimesta, ei mittakaavassa; ja

Kuvio 2 on virtauskaavio, joka kuvaa keksinnön menetelmässä käytettyjä valmistusvaiheita.

Kuvioon 1 viitaten on esitetty keksinnön paineaalto-johtimen poikkipinta, jossa 1 on putken seinämä, joka si-15 sältää yhtä tässä yhteydessä aiemmin kuvatuista muoviseoksista, ja 2 on ohuesti levitetty kerros reaktiivista tai energeettistä materiaalia.

Kuvioon 2 viitaten kuvataan kuvion 1 paineaalto johtimen valmistusmenetelmään liittyvät vaiheet. Muovihartsin 20 varastosäiliöt PI, P2 ja P3 sisältävät vastaavasti, hiuk-kasmaista polyolefiinihartsia, valinnaisesti hiukkasmaista hartsia, joka antaa sulalujuutta, ja hiukkasmaista muovia, joka parantaa jauheen pidätystä. Muovit Pl:stä, P2:sta ja P3:sta annostellaan hartsinsekoittimeen 10, josta sekoitet- ; 25 tu hartsi siirretään suulakepuristuslaitteeseen 11. Suula- « kepuristuslaite 11 tuottaa jatkuvaa, paksuseinäistä primaarista putkea, jonka alkuperäinen sisä- ja ulkohalkaisija on suurempi kuin lopulliselle tuotteelle toivotut halkaisijat. Valmistettaessa paksuseinäistä putkea, levitetään 30 energeettistä, reaktiivista materiaalia, esimerkiksi HMX:n ja alumiinin jauhettua seosta säiliöstä 12, tunnetuilla tavoilla putken sisäpinnalle pintakuormituksen ollessa noin 2-3 kertaa lopullisen putkituotteen halutun pintakuormituksen. Suulakepuristettu paksuseinäinen, energeettistä 35 materiaalia sisältävä putki suunnataan sitten, kun sulaku- 14 95563 tistuminen tapahtuu, jäähdytettyyn, koon määräävään muottiin 13, josta puristuu ulos pienemmän halkaisijan omaavana putkena. Kutistumiseen liittyvän koon pienenemisen jälkeen putki johdetaan sprayjäähdyttimeen 15, ja sitten piden-5 nys/venytysasemalle 16. Venytysasema 16 sisältää edullisesti parin kelauslaitteita, myötävirrassa nopeasti liikkuvan kelauslaitteen, joka pyörii 5-6 kertaa nopeammin kuin vastavirrassa oleva hitaasti liikkuva kelauslaite, jotta poistetaan epätasaiset alueet ja lisätään vetolujuutta.

10 Kuumennusta kuumennusyksiköstä 14 voidaan tarvita valinnaisesti. Asemalla 16 tapahtuvan venytyksen jälkeen valinnainen jäähdytys tehdään jäähdytysyksikössä 17 ja haluttaessa voidaan tehdä valinnainen kuormituksen vapautus (ei ole esitetty) ja lopullinen tuote kerätään asemalla 18.

15 Lävistysmuotin tai tason 13 asennus ja toiminta on monissa tapauksissa kriittisen tärkeä geometrialle ja siten lopullisen, viimeistellyn tuotteen toimintakyvylle. Lopulliset putken mittasuhteet voivat olla ulkohalkaisijalla 2,5 - 3,3 mm ja sisähalkaisijalla noin 1,3 mm. Levy tai 20 muotti 13 määrää seuraavaksi venytysasemalla 16 valmistettavan tuotteen koon ja muodon. Kaikilla vaihteluilla muot-tilevyltä 13 poistuvassa putkessa on taipumus säilyä seu-raavan venytyksen ajan. Muottilevy 13 voi sisältää esimerkiksi metalliavainrenkaan varustettuna vesijäähdytystä ja 25 voitelua varten, sarjan sellaisia renkaita tai tyhjiötyös-tölaitteen. Suuri, hitaasti liikkuva primaarinen kelaus-laite asemalla 16 on tärkeä sekä primaarisen putken kutis-tumissuhteen säätelemiseksi ja riittävän poikkipinta-alan ja tarttumisen aikaansaamiseksi, jotta estetään lipsuminen 30 ja "vapaa-rullaus" venytystoiminnan aikana. Venytyssuhde : on kriittisen tärkeä tuotteen lopullisen vetolujuuden saa vuttamiseksi, samalla kun ylläpidetään riittävä koon säätely ja eliminoidaan ylimääräinen venytys lopputuotteesta. Reaktiivisen materiaalin lisäystä suureen putkeen asemalla 35 säädellään siten, että lopullisen putken pintakuormitus . · · 15 95563 on suuruusluokkaa 10 - 30 mg/m. Kuitenkin olosuhteet voivat vaatia suurempia kuormituksia, kuten alalla tiedetään, jolloin tehtäisiin sopivia säätöjä.

Muoviseos, esim. 80/10/10, edullisesti sisältää 5 lineaarista, matalatiheyspolyeteeniä (LLDPE) pääkomponent-tina ja esimerkiksi eteeni/vinyyliasetaattikopolymeeria (EVA) ja eteeni/akryylihappokopolymeeria vähäisempinä komponentteina. LLDPE antaa vetolujuutta lopulliselle tuotteelle, EVA antaa sulalujuutta, jotta olisi helpompi puris-10 taa yhdenmukainen tuote, ja eteeni/akryylihappokopolymeeri antaa paremman jauheadheesion. Alaan perehtyneet havaitsevat, että pienentynyt sulakutistumissuhde voi tehdä välttämättömäksi sulalujuutta parantavan aineen tarpeen tai sitä voidaan tarvita vähemmän. Lisäksi yksittäinen hartsi 15 voi joissakin tapauksissa saada täytetyksi sekä sulalujuuden tarpeen että jauheadheesiokyvyn, kun se sopivasti sisältää molemmat ominaisuudet esim. valitut EVA:t. Eteeni/-akryylihappokopolymeerin lisäys 10 paino-%:a seokseen antaa putkelle erinomaisen jauheadheesion ja päällystykset, jotka 20 ovat reilusti yli 4,3 g jauhetta/neliömetriä sisäputkea kohden, ovat helposti saavutettavissa.

Keksinnön paineputken vetolujuus on suuri verrattuna mihin tahansa aiemman tietämyksen mukaiseen paineputkeen.

Putki, jonka ulkohalkaisija on 3,0 mm ja sisähalkaisija 25 on 1,3 mm, vaatii kuormituksen, joka on 90 - 100 kg mur- tuakseen noin 100 % pidentymällä. Tämä on vetolujuudeksi 2 muunnettuna 150 - 170 N/mm (20 000 - 25 000 psi). Jännityksen vapauttaminen vähentää vetolujuutta ja lisää murto-venymää.

30 On ymmärrettävää, että valmistusprosessin aikana : tehdään erilaisia laaduntarkkailutestejä ja tarkastuksia, jotta varmistetaan, että reaktiivisen materiaalin pinta-kuormitus on määrätyllä alueella ja että putken mittasuhteet ovat yhdenmukaisia ja kapeiden rajojen sisällä.

16 95563

Keksintöä kuvataan nyt lisää seuraavien, ei-rajoit-tavien esimerkkien avulla. Esimerkki I on vertailuesimerk-ki, joka ei ole keksinnön mukainen.

Esimerkki I

5 Seos LLDPE:ä (85 %) ja pienen funktionaalisuuden omaava (2 %) EVA:a (15 %) suulakepuristettiin Battenfel-der-suulakepuristimella (5,0 cm halkaisija, 24:1 1/d mit-taruuvi), 3,0 cm ulkomuotin ja 1,4 cm sisäakselin läpi.

Sulatetta puristettiin kokoon 15:1 25 cm:n matkalla 10 7,6 mm halkaisijan työstömuotin läpi ja käsiteltiin kuten on esitetty kuviossa 2. Valinnaista kuumennusta ja jäähdytystä ei käytetty. Suuren putken mittasuhteet olivat noin 7,6 mm ulkohalkaisijalla nopeuden ollessa noin 5 m/minuut-ti.

15 Venyttämisen jälkeen putken koko oli noin 3 mm ul kohalkaisijalla ja sitä valmistettiin nopeudella 45 m/mi-nuutti. Räjähtävä jauhe (HMX/A1) lisättiin suureen putkeen nopeudella, joka oli riittävä antamaan lopulliseksi pinta-kuormitukseksi noin 20 mg/m (4,4 g/m2 sisäpinta-alasta). 20 Tämän putken vetolujuus oli noin 140 N/mm2.160 % venymällä vaadittiin 80 kg murtumakuorma. öljynkestävyys oli hieman parempi kuin normaalisti valmistetulla yksi-muovipaineput-kella. Jauheadheesio oli kuitenkin erittäin huono putkiston värähtelyn ja käsittelyn jälkeen.

25 Esimerkki II

Seos, jossa oli LLDPE:ä (80 %), EVA:a (10 %) ja EAA:a (10 %), suulakepuristettiin, jäähdytettiin ja venytettiin kuten on kuvattu esimerkissä I. Tämän putken vetolujuus oli 170 N/mm2. Murtokuormitus, joka tarvittiin 130 % 30 venymään, oli 100 kg. öljynkestävyys oli muuttumaton esi-: merkistä I. Jauheadheesio oli yli 4,4 g/m2 ja lähestyi ar voa 7 g/m2.

Esimerkki III

Annos esimerkin II putkea venytettiin käyttämällä 35 valinnaisia kuumennus- ja jäähdytysvaiheita. Putkiston ominaisuuksissa ei havaittu oleellisia muutoksia.

»·« < (Il t ·Ι|(Ι I i J iit : : 17 95563

Esimerkki V

Seos, jossa oli 80 % Dowellex 2045-A:a, MFI 1,0, tiheys 0,920 g/cm3 (oktaanipohjainen LLDPE); 10 % CIL-605-V:a, MFI 0,15, tiheys 0,923 g/cm3 (EVA-kopolymeeri, joka 5 sisältää 2 % VA:a); ja 10 % Dow Primacor 1430:a, MFI 5,0, tiheys 0,938 g/cm3 (EAA-kopolymeeri, joka sisältää 9 % ak-ryylihappoa), s.o. 80/10/10-LLDPE/EVA/EAA-seos, muodosti erittäin hyödyllisen muovikoostumuksen, joka puristettiin putkeksi. Vastaavasti 90/8/2-, 90/10/0-, 90/0/10- (ei 10 työstömuotteja), 66/17/17- ja 85/15/0-koostumukset valmis tettiin ja muovattiin putkiksi. Suulakepuristuslämpötila-profiili vaihteli noin 150 - 190°C. Sulatteen kokoonpuris-tumissuhteet olivat 14:1 tai vähemmän. Käytettiin ekstruu-siomuottia, jonka halkaisija oli noin 30 mm sekä noin 14 15 mm:n akselimuottia. Sopivat syöttömuotit paransivat putken koon yhtenäisyyttä. Reaktiivisen materiaalin pintakuorma oli noin 33 mg•m-1. Suulakepuristettu putki kylmävedettiin käyttäen toista kelauslaitetta, joka pyörii noin 5-6 kertaa syöttökelauslaitteen pintanopeudella siten, että pai-20 kallistunut vetopiste tai kaula oli vetopisteessä syöttöke-lauslaitteesta. Päätelinjanopeus oli 40 - 45 m/min. Todellinen kylmävetosuhde putkessa oli noin 4 (vetämättömän ja vedetyn putken yhtäläisten pituuksien painosuhde).

Keksinnön mukaiselle putkelle (80/10/10) tehtiin 25 erilaisia testejä, jotta määritettiin sen toimintakyky ken- * tällä. Tämän yksiseinäisen (S/W) koostumuksen, ulkohalkai-sija 3,4 mm, sisähalkaisija 1,32 mm, ominaisuudet on annettu alla olevassa taulukossa I ja verrattu nykyisin kaupallisesti saatavaan ylipuristettuun NONEL-putkeen (0/E). Tes- 30 teihin kuului öljyyn upotus-, vannelujuus-, auringonvalolle . altistus-, kutistus- ja leviäminen mutkitettuna, jauheen migraatio- ja ulosvetotesti.

. · · 18 95563

Taulukko I

Ominaisuus 0/E NONEL S/W

öljynkestävyys 15-23 päivää 15 päivää 5 Vannelujuus (N/mm2) (säteispuristus) 25°C 9,646 10,335 40°C 7,579 8,613 65°C 3,445 6,373 10 Auringolle altistus kaksi päivää (32°C), sitten kuumennus:- puhkeamia/100 m 42 7

Kiharakutistuminen 15 80eC, 1 h ajan lineaarista (%) 8,5 1-3 kihara 5,4 mm 0,8 - 0,5 mm 0,9 - 0„8 mm

Kuumennukset jälkeenpäin 85°C, 2 tunnin 20 ajan 5/5 murtui 0/5 murtui

Hankaus 30 kierrosta 71 kierrosta

Lovitesti 7 kg 60 %:ssa 17 kg 230 %:ssa

Jauhemigraatio 5 % 18 mg/m:stä 5 % 18 mg/m:stä

Veto 5,4 mm räjäytys-25 poimun läpi (kuorma, venymä) 9,2 kg 340 %:ssa 14,7 66 %:ssa

Esimerkki VI

Valmistettiin kaksi koostumusta kuten aiemmin 30 käyttäen Dowellex 2045-A-LLDPE:ä ja Primacor EAAta, yhden sisältäessä EVA:a (80/10/10) ja yhden ollessa ilman sitä (90/0/0). Edellinen puristettiin korkealla lämpötilapro-fiililla (suurempi kuin 190eC) kun taas jälkimmäinen puristettiin alemmalla lämpötilaprofiililla (alle 190°C) ko-35 koonpuristumissuhteen ollessa 6:1, jotta saatiin putkea, jonka ominaisuudet on esitetty taulukossa II.

19 95563

Taulukko II

Koostumus 80/10/10 90/10/10

Putken koko: O.D. 3,00 - 3,07 mm 3,00 - 3,07 mm 5 I.D. 1,37 mm 1,35 mm

Muovin paino 5,26 g/m 5,26 g/m

Pintakuormitus 18,2 mg/m 18,7 mg/m

Jauhemigraatio 5,4 % 6,9 %

Vannelujuus 11,162 N/mm2 10,611 N/mm2 10 Hankauksen kesto 60 kierrosta 60 kierrosta

Kutistuminen: 1 h 80eC 3,5 % 3,3 %

Vetolujuus: murtumakuorma 33,8 kg 34,9 kg 15 venymä 380 % 390 % Lävistys/100 m musta tausta 3,5 h, ilman lämpötila 32eC, kirkas auringon- 20 paiste 295* 154* * NB: kaupallisesti saatavissa oleva NONEL antaa 470 reikää samoissa olosuhteissa

Siten on ilmeistä, että sulalujuuslisäaine (EVA) voidaan vapauttaa sopivalla ekstruusio-olosuhteiden säädöl-25 lä.

Sulatusolosuhteiden vaikutus säilytettäessä EVA:n (CIL 605-V) mukanaolo samanlaisessa 80/10/10-seoksessa (2045-A/605-V/1430), vedetty alas 14:l:ssä, päätelinjano-peuden ollessa 40 - 45 m/min, tutkittiin ja tulokset on 30 esitetty seuraavassa taulukossa III.

• - · • ·

Taulukko III

20 95563 NSyte 1_2_3_4

Sulatelämpötila (°C) 190 177 168 160 5 Pintakuormitus (mg/m) 18 19,6 19 20,6

Jauhemlgraatlo (%) 3 3,2 3,1 1,1

Kutistuminen: 1 h, 80°C (%) 3 3,5 3,4 3,6

Vannelujuus (N/mm^) 10,680 9,646 10,163 10,163 10 Murtumakuorma (kg) 35 31 30 31

Venymä (%) 460 490 460 460

Vetolujuus (N/mm^) 63 52 54 53

Halkaisijan säätö hyvä huono huono huono 15 Seuraavissa esimerkeissä, jotka on lueteltu taulu kossa IV kuvataan erilaisia tämän keksinnön koostumuksia, jotka perustuvat pääasiassa olefiinisiin polymeereihin (matriisi), ja ne ovat vastaavasti: Esimerkki VII Dowellex 2045-A; Esimerkki VIII ESSO 3121,73; Esimerkki IX D0w 20 ULDPE-4001; Esimerkki X Aecithene LF 3020P; Esimerkki XI D0w 2049 LLDPE; Esimerkki XII D0w 2075 LLDPE; Esimerkki XIII Du Pont 12J1 (kaikkia 80 %); Esimerkki XIV Dowellex 2045-A (90 %). Esimerkit VII-XIV sisältävät Primacor 1430:a (EAA) (10 %) reaktiivisen materiaalin adheesiota paranta-25 vana aineena ja kaikki paitsi XIV sisältävät CIL 605-V:a « (EVA) (10 %) sulalujuutta parantavana aineena. Esimerkissä XV käytetään CIL 605-V:ä matriisipolymeerinä (90 %) sekä Primacor 1430:a (10 %) adheesiota jouduttavana aineena, kun taas XVI:ssä käytetään Du Pont 29-08 HDPE:ä (50 %), 30 CIL 605-V:ä (40 %) ja Primacor 1430:ä (10 %). Kaikki nämä koostumukset valmistettiin sulatteen kokoonpuristussuhteel-la 8:1 ja tästä taulukosta voidaan havaita, että monia erilaisia polymeerejä, joiden on tähän asti luultu olevan sopimattomia käytettäväksi paineaaltojohtimissa, voidaan 35 tehdä toimiviksi seoksina.

Taulukko IV

21 95563

Esimerkki VII VIII IX X XI

Putken koko: 5 O.D. (mm) 3 3 3,1 3,1 2,8 I.D. (mm) 1,3 1,4 1,4 1,4 1,2

Vannelujuus (N/mm2) 10,680 4,026 8,268 9,302 10,023

Hankauksen kesto (kierroksia) 42 46 28 43 50 10 Kutistuminen 1 h, 80eC 2,7 2,3 5,1 4,1 2,2

Vetolujuus (N/mm2) 63 64 44 53 74

Murtumakuorma (kg) 35 35 27 32 36

Venymä (%) 460 500 500 590 370 15

Taulukko IV (jatkoa)

Esimerkki XII XIII XIV XV XVI

Putken koko:

20 O.D. (mm) 3 2,8 2,9 3,1 N/A

I.D. (mm) 1,3 1,3 1,2 1,4 N/A

Vannelujuus (N/mm2) 10,748 10,748 10,680 8,130 N/A

Hankauksen kesto

(kierroksia) 40 46 47 31 N/A

25 Kutistuminen t

1 h, 80eC 3,4 2,6 3,6 4,6 N/A

Vetolujuus (N/mm2) 61 67 64 47 N/A

Murtumakuorma (kg) 34 33 34 28 N/A

Venymä (%) 440 420 450 280 N/A

30 N/A * ei tietoja saatavissa ·> · t

Lisätestejä tehtiin käyttäen Aecithane LLDPE:ejä LF3020, MFI 1,0, tiheys 918; MFI 0,6, tiheys 920; ja LF3100 MFI 0,5, tiheys 918, verrattuna yllä mainittuun Dowellex 35 2045-A ja tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa V.

*« ψ φ .

22 95563

Ekstruusio tehtiin 65 rpm:n nopeudella ja linjanopeus oli 13,2 m/min. Ekstruusion lämpötilaa muutettiin korkean profiilin sulatelämpötilasta s. o. noin 210°C:sta, matalan profiilin sulatelämpötilaan s.o. noin 190°C:seen. Kuten 5 aiemmissa esimerkeissä seoskoostumus ilmoitetaan % matrii-sipolymeeria/ % sulalujuudenparannusainetta (605-V)/% adheesiota parantavaa ainetta (1430) s.o. näissä esimerkeissä 80/10/10 merkittynä A:11a tai 90/0/0 B:llä. Sulatteen ko-koonpuristumissuhde oli joko 6:1 tai 17:1 kuten on ilmoi-10 tettu.

Taulukko V

Esimerkki_XVII XVIII IXX XX XXI

Matriisi 2045-A 2045-A 3020 3020 3020

15 Seos AB A B A

Profiili korkea matala matala matala korkea ddr 6:1 6:1 6:1 6:1 6:1

Putken koko: O.D. (mm) 33 333 20 I.D. (mm) 1,3 1,3 1,3 1,4 1,3

Muovia (g/m) 5,26 5,26 5,2 5,3 5,2

Pintakuormitus (mg/m) 18,2 18,7 17,8 13,6 ei lain kaan

Migraatio (%) 5,4 6,9 7,5 O

25 Vannelujuus (N/mm^) 11,162 10,611 10,335 9,784 10,232

Hankauksen kesto (kierroksia) 60 60 53 62 56

Kutistuminen 1 h, 80eC (%) 3,5 3,3 5,5 5,8 5,8 30 Veto .· murtumakuorma (kg) 33,8 390 N/A 560 580

Venymä (%) 380 390 N/A 560 580 U au i miii i i i w 23 95563

Taulukko V (jatkoa)

Esimerkki_XXII XXIII XXIV XXV

Matriisi 3081 3100 3020 3100

5 Seos AA B B

Profiili matala korkea korkea korkea ddr 6:1 6:1 17:1 17:1

Putken koko: O.D. (mm) 33 33 10 I.D. (mm) 1,3 1,4 1,3 1,3

Muovia (g/m) 4,8 5,7 5,3 5,3

Pintakuormitus (mg/m) ei ole ei ole 15,2 16,6

Migraatio (%) - - 2,75 2,6

Vannelujuus (N/mm^) 9,577 9,646 10,266 9,680 15 Hankauksen kesto (kierroksia) 32 59 62 63

Kutistuminen 1 h, 80eC (%) 4,6 5,1 5,2 5,86

Veto 20 murtumakuorma (kg) 33,1 34,1 32,2 28,5

Venymä (%) 295 570 641 500

Seuraavassa taulukossa VI on kuvattu fysikaalisia ominaisuuksia kyseisen keksinnön mukaisesti valmistettujen , 25 paineaaltojohtimien lisäesimerkeille. Kaikkien koostumusten « perustana oli 80 % Dowellex LLDPE 2045-A ja 10 % EVA 605-V:a, kun 10 % reaktiivisten partikkelien kiinnitystä jouduttava materiaali oli valittu kaupallisesti saatavien ionomeerihartsien joukosta, s.o. neutraloitu eteeni/metak-30 ryylihappo (Surlyn tai Nucrel) tai eteeni/akryylihappo-. (Primacor)-hartsit.

24 95563

Taulukko VI

Esimerkki__XXVI XXVII XXVIII IXXX

Komponentit (%): 5 LLDPE 2045-A 80 80 80 80 EVA CIL 605-V 10 10 10 10

Surlyn 1855 10

Nucrel 403 10

Nucrel 410 - - 10 10 Primacor - 10

Putken koko: 0. D. (mm) 3,1 3,0 3,1 3,0 1. D. (mm) 1,4 1,3 1,4 1,3

Muovia (g/m) 5,5 5,2 5,3 5,2 15 Pintakuormitus (mg/m) 18,9 17,9 18,6 16,9

Migraatio (%) 4,5 9,3 12,8 1,6

Kutistuminen 1 h, 80eC 2,2 2,6 2,3 2,3

Vetolujuus (N/mm2) 43 48 48 51 20 Murtokuorma (kg) 26,8 27,2 29,3 29,2

Venymä (%) 690 520 520 510

Yllä olevat tulokset ovat varsin edullisia ja erityisesti esimerkin IXXX tulokset osoittavat Nucrel 403: n 25 (EMÄ) olevan erityisen hyvä minimoimaan jauheen migraatiota.

Lisätyö tehtiin käyttäen LLDPE:n tilalla erilaisia matriisipolymeereja, joita on kuvattu edellä olleissa esimerkeissä EVA:n ja EAA:n kanssa kuten yllä on nimitetty.

30 Tyydyttäviä putkia vedettiin kohotetuissa lämpöti- . loissa käyttäen polypropeenipohjäisiä (80/10/10)-koostu muksia. Samanlaisia tuloksia saatiin käytettäessä polyes-teripohjaisia (90/10 ja 80/10/10)-koostumuksia.

> at);* imi n 4 m , 35 25 95563

Esimerkki XXX

Polypropeenipohjainen putki, joka koostui 80 %:sta kumilla kovetetusta polypropeenista (90 % SHELL GET6100N polypropeenin ja 10 % EXXELOR PE 808 eteeni/propeenikopoly-5 meeri), 10 %:sta EVA:a ja 10 %:sta EAA:a (PRIMACOR), suu-lakepuristettiin ja kylmävedettiin lämpötilassa 150°C (saavutettiin lasipallojen leijupedillä). Primaariputken alkuperäinen ulkohalkaisija oli 6,3 mm ja vedetyn putken lopullinen ulkohalkaisija oli paikallistuneessa vetopisteessä 10 2,7 mm. Putken laatu oli hyvä ja jauheadheesio tyydyttävä.

Laboratoriojauheadheesiotestiä käyttäen LLDPE-mat-riisipolymeeria standardisoidun reaktiivisen materiaalin kanssak äytettiin arvioitaessa erilaisia jauheadheesiota parantavia materiaaleja ja tulokset on esitetty alla ole-15 vassa taulukossa VII.

Taulukko VII

Jauheadheesiota parantava peitto materiaali (%) (g/m2) 20 EAA (Primacor) 10 3,5-4 polyisobuteeni (Hyvis 30) 12 polyisobuteeni (Hyvis 30) 2 3,5 polyisobuteeni (Hyvis 30) 5 9-9,5 polybutadieeni (Lithene N4 6000) 3 5 . 25 polyeteenivaha (AC617A) 5 2 polyeteenivaha (AC617A) 10 3 EVAL (SOARNOL D) 22 EVAL (SOARNOL D) 5 5,9

Portugalilainen WW Gum Rosin 1 2,5-3 30

Seuraavissa esimerkeissä aiemmissa esimerkeissä käytetty EVA (vähemmän VA) korvattiin korkeamman funktionaalisuuden (9 % VA) omaavalla EVA:11a, jota on saatavissa kauppanimellä EVATANE, pinnan peittoasteen vaikutuksen 35 määrittämiseksi standardisoidulla jauheella peittämisen 26 95563 jälkeen. Tulokset on esitetty alla olevassa taulukossa Vili ja voidaan nähdä, että koostumukset B, jotka sisältävät hieman suuremman funktionaalisuuden omaavaa EVA:a, antoivat tulokseksi paremman pinnan peiton kuin koostumukset A, 5 mutta tulisi huomata, että merkittävästi korkeammat VA-funktionaalisuuspitoisuudet voisivat vaatia ekstruusio-olosuhteiden säätöä. Kuitenkin on mielenkiintoista huomata, että suurempien EVATANE-määrien käytöllä ei ole merkittävää vaikutusta pinnan peittoon. Tämä osoittaa myös, että tietyt 10 EVA:t voivat toimia adheesiojouduttimina bulkkipolymeeri-matriisissa.

Taulukko VIII

«2 15 Polymeeriseoskoostumus % Pinnan peitto g»m LLDPE: EVA, vähemmän VA:a AI 90:10 1,88 A2 90:10 1,09 A3 90:10 1,09 20 LLDPE: EVA, enemmän VA:a B1 90:10 2,31 B2 80:20 2,33 B3 60:40 2,74

Il 111.k Hill l i 1 £ : I

• ·

Claims

27 9 5 5 6 3
1. Matalaenerginen paineaaltojohdin, tunnet -t u siitä, että se sisältää suulakepuristetun, yksi-5 seinäisen, mittasuhteiltaan stabiilin muoviputken, jonka sisäpinta on päällystetty hiukkasmaisella, reaktiivisella, energeettisellä materiaalilla, mainitun putken muovin sisältäessä pääasiassa homogeenistä seosta, jossa on suurempi osa veto-orientoitunutta polymeerihartsia, jolta puut-10 tuvat riittävät, reaktiivista materiaalia pidättävät ominaisuudet, ja pienempi määrä modifioijaa, joka on sekoittuva tai yhteensopiva materiaali, joka antaa mainitulle suulakepuristetulle muoviputkelle paremman kyvyn pidättää reaktiivista materiaalia.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paineaaltojoh din, tunnettu siitä, että muoviputki sisältää lineaarisesti orientoitunutta polymeeriä, jossa polymeeri on orientoituvaa pääasiassa kylmävedolla, jota seuraa suulakepuristetun putken sulakiinteytyminen.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen paineaal tojohdin, tunnettu siitä, että mainittu polymeeri-hartsi on jatkuvan matriisin muodossa ja modifioija on levitetty matriisipolymeeriin siten, että sen konsentraa-tio on suurempi putken sisäpinnalla kuin matriisin sisäl-25 lä. » * 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen paineaaltojoh din, tunnettu siitä, että modifioija on läsnä ei-jatkuvina hiukkasina tai fibrilleinä matriisissa.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen paineaaltojoh- 30 din, tunnettu siitä, että hiukkasten koko on noin 0,5 pm. t
6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen paineaaltojohdin, tunnettu siitä, että fibrillit ovat pituudeltaan muutaman pm pituisia niiden pituus/halkaisijasuh- 35 teiden ollessa noin 6 - 10 ja ne ovat orientoituneena putken akselin suuntaisesti. 28 95563
7. Patenttivaatimuksen 3 mukainen paineaaltojohdin, tunnettu siitä, että modifioija on konsent-roitunut jakautuneisiin alueisiin matriisissa.
8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen 5 paineaaltojohdin, tunnettu siitä, että polymeeri- hartsi on kuituja muodostava polymeeri.
9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen paineaaltojohdin, tunnettu siitä, että polymeeri- hartsi on additiopolymeeri tai kondensaatiopolymeeri, jol- 10 la on pääasiassa lineaarinen hiilivetyrunkorakenne, jossa valinnaisesti on välissä heteroatomeja ja/tai joka on sub-stituoitu funktionaalisilla ryhmillä.
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen paineaaltojohdin, tunnettu siitä, että additiopolymeeri on po- 15 lyolefiinihomopolymeeri tai -kopolymeeri.
11. Patenttivaatimuksen 9 tai patenttivaatimuksen 10 mukainen paineaaltojohdin, tunnettu siitä, että additiopolymeeri sisältää eteenin kopolymeeria tai alfa-olefiinia, jossa on substituoitu olefiinimonomeeri.
12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen paineaaltojoh din, tunnettu siitä, että kondensaatiopolymeeri on polyesteri tai polyamidi.
13. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen paineaaltojohdin, tunnettu siitä, että mo- . 25 difioija on polymeeri- tai kopolymeerihartsi tai pienemmän molekyylimassan omaava materiaali.
14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen paineaaltojohdin, tunnettu siitä, että modifioija valitaan joukosta, johon kuuluvat ionomeerit, eteeni/akryylihappo 30 (EAA)-kopolymeerit,eteeni/metakryylihappo(EMÄ)-kopolymee ri t, polyisobuteenit (PIB), polybutadieenit (PBD), poly-eteenivahat (PE-vaha), polyeteeniglykolit (PEG), polypro-peeniglykolit (PPG), eteenivinyylialkoholihartsit (EVAL), butyylikumi, kolofoni, maleinisoitu polypropeeni, polyak- 35 ryyliamidi tai polyakryyliamidioksiimihartsit, polyeteeni- imiini-, sulfoni- tai fosfonaattihartsit. ! au 1 Bill; t.i i.al . . 29 95563
15. Patenttivaatimuksen 13 mukainen paineaalto johdin, tunnettu siitä, että modifioija valitaan joukosta, johon kuuluvat eteeni/akryylihappo(EAA)-kopolymee-rit, eteeni/metakryylihappo(EMÄ)-kopolymeerit tai niiden 5 neutraloidut ionomeerit.
16. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen paineaaltojohdin, tunnettu siitä, että se sisältää pienemmän määrän polymeeri- tai kopolymeerihart-sia tai silloitusainetta, joka on sekoittuva tai yhteenso- 10 piva mainitun orientoituvan polymeerihartsin kanssa ja joka antaa sulalujuutta ja auttaa putken suulakepuristus-ta.
17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen paineaaltojohdin, tunnettu siitä, että sulalujuutta/suulakepu- 15 ristusta parantava hartsi valitaan joukosta, johon kuulu vat eteeni/vinyyliasetaattikopolymeerit tai eteenin kopo-lymeerit muiden akryyli- tai metakryylihapon alempien al-kyyliestereiden kanssa.
18. Jonkin patenttivaatimuksista 1-17 mukainen 20 paineaaltojohdin, tunnettu siitä, että sen vetolujuus on jopa 170 N/mm2.
19. Jonkin patenttivaatimuksista 1-18 mukainen paineaaltojohdin, tunnettu siitä, että sisäpinnan päällystysmäärä on noin 15 - 60 mgm'1.
20. Jonkin patenttivaatimuksista 1-19 mukainen % paineaaltojohdin, tunnettu siitä, että sisäpinnan päällystysmäärä on aina noin 20 mgm"1 asti.
21. Jonkin patenttivaatimuksista 1-20 mukainen paineaaltojohdin, tunnettu siitä, että putken mit- 30 tasuhteet ovat 2,5 - 3,3 mm ulkohalkaisiJaltaan ja noin 1,3 mm sisähalkaisijaltaan.
22. Jonkin patenttivaatimuksista 1-21 mukainen paineaaltojohdin, tunnettu siitä, että putki käsitellään ulkoisesti apuaineilla veden- ja/tai öljynkestä- 35 vyyden parantamiseksi. äo 95563
23. Jonkin patenttivaatimuksista 1-22 mukaisen paineaaltojohtimen valmistusmenetelmä, tunne tt u siitä, että menetelmä sisältää vaiheet, joissa suulakepu-ristetaan muoviputken sekoitettujen ainesosien sulate laa- 5 jän, rengasmaisen muotin läpi paksuseinäisen putken muodossa, samalla kun levitetään reaktiivista, energeettistä materiaalia pintapäällystyksenä pituusyksikköä kohden, mainitun paksuseinäisen putken sisäseinämälle ja pidennetään mainittua paksuseinäistä putkea, jotta muodostetaan 10 paikallistunut vetopiste kylmävedolla, putken vetolujuuden lisäämiseksi, mainitun seinämän paksuuden vähentämiseksi ja mainitun reaktiivisen materiaalin pintapäällyksen pituusyksikköä kohden vähentämiseksi.
24. Patenttivaatimuksen 23 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että sekoitetut aineosat sisältävät enintään 10 paino-% mainittua pintaominaisuutta modifioivaa polymeeriä tai kopolymeeria.
25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu polyolefiinihartsi 20 on LD-polyeteeni, mainittu sekoittuva tai yhteensopiva polymeerihartsi on eteenivinyyliasetaattikopolymeeri ja mainittu pintaominaisuutta modifioiva hartsi on eteenin kopolymeeri metakryyli- tai akryylihapon kanssa tai niiden ionomeeri. * t 31 95563