NO790156L - Antistatisk laminat. - Google Patents

Description

Antistatiske laminater som kan brukes som sperre-elementer mot væsker som er antennbare på grunn av elektrostatisk utladning.

Foreliggende oppfinnelse angår antistatiske laminater som er godt egnet som sperre-elementer mot brennbare væsker.

Flyktige væsker kan gå tapt enten under fylling av lagringstanker eller på grunn av "utluftning" som skyldes tempera-turvariasjoner. Ved utformingen av lagringstanker for brennbare flyktige væsker, så som petroleumsprodukter, så reiser dette tapet tre hovedproblemer, nemlig (a) en forurensning av omgivelsene, f.eks. at produkter så som bensin eller parafin som inneholder hydrokarboner og additiver så som tetraetylert bly for å bedre deres kvalitet, (b) faren for at slike væsker kan antennes, f.eks. på grunn av statisk elektrisk utladning, og (c) de økonomiske betraktninger som reiser seg på grunn av både damptapet og tankutformingen som er nødvendig for å nedsette slike tap til et minimum.

Forskjellige fremgangsmåter har vært brukt for å unngå disse problemer, så som flytende deksler, dampbalanserte systemer og teknikk som innbefatter et sammenslåbart hylster, og sistnevnte er beskrevet i US-patent nr. 4079856. Av disse har de kommersielt tilgjengelige sammenslåbare hylstere visse ulemper som oppstår på grunn av de materialer som hylsteret er fremstilt av. Hvis disse materialene for det første er gjort tilstrekkelig bøyelige, så har de en tendens til å ikke være robuste nok til å motstå normal slitasje slik denne oppstår under installasjon i en tank eller under drift, og hvis de la-ges tykkere så blir de for tunge. Videre vil det på grunn av hylsterets bevegelse lett utvikles elektrostatiske ladninger som også kan bæres av den brennbare væsken i tanken. Slike lagringstanker opptrer i forskjellige former og størrelse i

et petroleumfordelingssystem, så som havgående tankere, raffi-nererings- og lagringstanker, jernbanetanker, vanlige tankbiler,

videre fordelingstanker for parafin- eller bensin til biler på bensinstasjoner, og lagringstanker i selve bilene. Ideelt bør et slikt hylster være bøyelig, robust og ha minimal vekt, og bør videre være antistatisk, slik at det blir lett å installere hylsteret i tanker av enhver utforming uten at det er nødven-dig å bruke et vanskelig, kostbart og innviklet utstyr slik at det nevnte hylsteret blir lett å plassere i tankstrukturen.

De pofymerflak, filmer og laminater som hittil har vært fremstilt for slik bruk, har hatt meget gode mekaniske og stengende egenskaper, men de har også hatt meget høy overflatemot-stand og volummotstand. Dette fører til en utvikling og akku-mulering av elektrostatiske ladninger som gjør slike produkter uegnede, og i visse tilfelle også usikre, spesielt når de brukes i omgivelser hvor det kan opptre eksplosive gassblandinger. Det har vært foreslått forskjellige fremgangsmåter for å elli-minere den risiko man ville få med en elektrisk utladning i slike miljøer. En fremgangsmåte har innbefattet at man kan be-legge bunnfilmen med et ledende materiale, men dette er util-fredsstillende ettersom selve belegget har en tendens til å løs-ne fra underlagsfilmen, spesielt når det ledende materiale eksponeres overfor væsken, hvorved effektiviteten i systemet senkes meget sterkt. For å unngå dette problem har det vært fo« reslått at man kan bruke laminater hvor det ledende materiale er det som ligger nærmest væsken, men en slik struktur har samme ulempe hvis belegget løsner fra polymeren. En annen fremgangs™ måte har vært å inkorporere ledende additiver i filmen under fremstillingen, men slike fremgangsmåter kan lett resultere i en svekkelse av de mekaniske egenskapene, og da spesielt filmenes evne til å kunne lukkes ved hjelp av varmeforsegling eller var-mesveising.

Man har nå funnet at visse elektriske egenskaper ved slike laminater kan bedres til et høyt sikkerhetsnivå uten at man i vesentlig grad svekker laminatenes mekaniske og fysiske egenskaper, og i mange tilfelle vil faktisk de mekaniske egenskaper kunne forbedres.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således et antistatisk laminat bestående av minst et kontinuerlig lag av et elektrisk ledende materiale dannet ved hjelp av en metallforlie eller en metallisert overflate på en polymerfilm, og minst et lag av en ikke-ledende, forsterkende strie eller klede, og hvor de nevnte to lag er plassert mellom to lag av en polymerfilm, samt anordninger for å jorde det elektrisk ledende materiale.

Oppfinnelsen innbefatter videre en beholder som er utstyrt med et antistatisk laminat bestående av minst et kontinuerlig lag av et elektrisk ledende materiale dannet ved hjelp av en metallfolie eller en metallisert overflate på en polymerfilm, og minst et lag av en ikke-ledende, forsterkende strie eller klede, og hvor begge lagene er plassert mellom to lag av polymerfilm, samt anordninger for jording av det elektrisk ledende materiale, og hvor antistatiske laminat er plassert inne i beholderen slik at denne oppdeles i et luftrom og et væskerom.

Laget av det elektrisk ledende materiale er enten i form av en metallfolie eller en metallisert polymer. Sistnevnte kan fremstilles ved å avsette et metallbelegg på overflaten av en film på enhver av de velkjente polymerer som har de forønskede mekaniske og fysiske egenskaper. Eksempler på polymerer som kan brukes innbefatter polyester- polyamider, polyuretaner, polyvinylfluorid, polyvinylklorid, polyvinyliden-klorid, polyetylen, fluorinert polyetylen, polypropylen o.l. Filmer av noen av disse polymerene må behandles på forhånd for å bedre deres overflatefesteevne før de brukes i laminatet. Polyester eller polyvinylfluoridfilmer er mest foretrukne. Metallet i laget av det elektrisk ledende materialet er egnet et oksidasjonsresistent metall med høy ledningsevne, så som kopper, aluminium, sølv, gull, palladium eller nikkel. Det er ønskelig at tykkelsen på metallet i laget av det elektrisk ledende materialet er så liten som mulig for ikke bare å nedsette den totale vekt av laminatet pr. overflateareal, men også for å nedsette risikoen for at laget sprekker opp ved gjentatte bøyninger. Således bør tykkelsen på metallet egnet ligge mellom 0,01 og 1 mikron. Det er foretrukket å bruke som laget av det elektrisk ledende materiale en aluminisert overflate på en polyesterfilm.

Den ikke-ledende forsterkende strien kan fremstilles av enhver av de ovennevnte polymerer som er nevnt i forbindelse med den metalliserte polymerfilmen, eller av celluloseholdig materiale. Det er foretrukket at forsterkningen er fremstilt av et

petroleumsresistent materiale, så som en polyester eller

polyvinylfluorid. Ettersom en av funksjonene for forsterkningen er å forsterke selve laminatet, så er det foretrukket at hullene i strien eller forsterkningen ikke er større enn 10 cm^.

En annen funksjon for nevnte forsterkning eller strie er å til-veiebringe delaminerte områder på laminatet som gjør det mulig å få elektrisk kontakt under sammenføying, mekanisk sveising eller jording. Anordninger for delaminering kan også utføres på polymerfilmen nær laget av ledende materiale ved at man på visse punkter under lamineringen tilsetter frigjøringsmidler som kan være et ikke-tilfestet lag. Eksempler på slike frigjørings-midler innbefatter silikonisert papir, og sprøytet polytetra-fluoretylen.

I det antistatiske laminat vil det kontinuerlige lag

av et elektrisk ledende materiale og selve forsterkningen være plassert mellom to lag av polymerfilm, og sistnevnte kan være fremstilt av enhver av de polymerer som er nevnt ovenfor. I de tilfelle hvor det elektrisk ledende laget er dannet ved en metallisert overflate på en polymerfilm, så kan en av de laminerende polymerfilmer fortrinnsvis være polymerfilmen med en metallisert overflate. I dette tilfelle vil denne filmen bli laminert til en annen film med den metalliserte overflaten mellom de to fil-mene.

I laminater ifølge foreliggende oppfinnelse vil det elektrisk ledende materiale være utstyrt med anordninger for jording. Dette kan ganske enkelt være en stripe av metallisert polymer eller en metallfolie som er festet ved hjelp av et ledende festemiddel som gjør at metalloverflaten kan jordes. Det er foretrukket at jordingsanordningene ikke gjennomtrenger polymerfilmene på noen side av laminatet, fordi dette kan føre til at luft eller annen brennbar damp kommer inn mellom lamineringen, og således vil svekke laminatete Hvis polymerfilmene gjennomhul-les, bør det gjennomhullede området lukkes ved hjelp av et film-stykke som limes på.

Det er et viktig trekk ved det antistatiske laminat ifølge foreliggende oppfinnelse at jordingen til det ledende materiale inne i laminatet hindrer en utladning av elektrostatiske ladninger på den ytre overflaten av den relativt ikke-ledende po-lymerf ilmen som danner laminatet. Dette er overaskende fordi den ledende overflaten er isolert både fra selve utladningen og den brennbare dampen, som vanligvis har en residual ladning til tross for at den hindrer overføring av den elektrostatiske ladningen eller oppbyggingen av slike elektrostatiske ladninger.

Laminatet ifølge foreliggende oppfinnelse har det ledende materiale plassert mellom lag av polymer, og denne nyut-formingen hindrer at det ledende materialet løftes vekk eller løsner fra polymeren under kontinuerlig slitasje og kontakt mellom polymeren og den flyktige og brennbare væsken under tran-sportering eller lagring. Som en videre beskyttelse mot til-feldig delaminering når laminatet brukes i en beholder, blir laminatet fortrinnsvis plassert inne i beholderen slik at laget av polymerfilm lengst vekk fra det ledende materialet er det som ligger nærmest væskerommet.

Sammenfestningen av lagene av polymerfilmen med det elektrisk ledende materialet og den ikke-ledende forsterkningen kan utføres på enhver vanlig måte. Det er foretrukket å lami-nere lagene ved hjelp av varme for å få et relativt bøyelig og impermeabelt laminat.

Lamineringen kan utføres enten ved en såkalt impuls-varmelukking eller ultralydlukking for å få en sterk binding. Alternativt kan det ledende laget festes til polymerfilmen eller forsterkningen ved å bruke en klebende eller limende forbindelse, fortrinnsvis en som er fylt med ledende materiale,

så som karbon eller metallpulver. Når man ønsker å bruke et festemiddel eller lim for å forene to laminater for derved å

få forsterkede strukturer, så må man sikre at det er elektrisk kontakt over sveisen. Dette kan igjen oppnåes ved å bruke en klebende forbindelse eller lim fyllt med ledende materiale så som karbon eller metallpulver. Disse klebende forbindelser fyllt med ledende materialer kan også brukes for å forsterke områder i laminatet som er underkastet maksimal bøying under bruk, hvorved man får minimal risiko for brudd i den elektriske kontakten som skyldes sprekker i den metalliserte overflaten.

Sveising og sammenfestning av slike laminater hvor man sikrer kontinuerlig kontakt mellom lagene av ledende materiale kan oppnåes ved å skjære tverrsnitt over de delaminerte områder for derved å få eksponert det ledende materialet. Kontakt mellom de eksponerte materialer i de to laminater kan så etableres på vanlig kjent måte ved hjelp av wire, folie eller metallavsat-te polymerer.

En slik sammenfestning og sammensveising muliggjør fremstillingen av laminerte plater av. uregelmessig form hvor kantene på platene er ikke-parallelle samtidig som man opprett-holder kontakt mellom de ledende lagene.

For enklere anvendelser kan alternativt laminatene pro-duseres ved å bruke lag av ledende materialer med større overflateareal enn den dekkende polymerfilmen, således at man eks-ponerer det ledende materialet utover kantene på laminatet.

Laminater ifølge foreliggende oppfinnelse har egnet en total tykkelse på mellom 100 og kOO mikron, fortrinnsvis mellom 100 og 200 mikron. Hvis tykkelsen måles på punkter hvor trå-dene i forsterkningen ikke inkluderes, vil tykkelsen variere mellom 25 og 70 mikron» For å oppnå dette kan man bruke polymerfilmer hvis tykkelse varierer mellom 10 og 50 mikron. Når laminatet skal brukes i en beholder for en brennbar væske, så bør den polymerfilm i laminatet som står i direkte kontakt med væsken fortrinnsvis være tykkere enn polymerfilmen som står i kontakt med luftrommet.eller veggene i beholderen.

Laminater ifølge foreliggende oppfinnelse er spesielt godt egnet for foring av beholdere og som tetninger i lagringstanker som transporterer brennbare væsker. Typiske eksempler på væsker og gasser som stadig blir transportert og som lett kan antennes på grunn av elektrostatiske ladninger, er organiske væsker, da spesielt bensin og benzen. Laminatene kan også brukes for å fremstille plastiske flytende dekk i slike tanker, i bensinoverføringsslanger og for å fremstille beskyttende klær og tepper.

Oppfinnelsen er videre illustrert med henvisning til de følgende eksempler.

Eksempel 1

Det ble fremstilt et laminat ved å bruke følgende kom-ponenter : 1. 36 mikron polyesterfilm (Melinex S, registrert varemerke)

2. Polyesterstrie med 10 cm 2 -store åopninger.

3. 12 mikron aluminisert polyesterfilm (Melinex S, registrert varemerke) aluminiumstykkelse 0,03

mikron.

Komponentene ble laminert ved å bruke et polyesterba-sert polyuretari-lim ved 100°C med den aluminiserte overflaten på polyesteren plassert iniie i laminatet.

Eksempel 2

Det ble fremstilt et laminat som i eksempel 1, bortsett fra at det laminerende limet inneholdt en karbondispersjon (Ketjenblack* EC) for å redusere dens elektriske motstand. Karbontilsetningene ble gjort slik at man fikk en motstand på 1 x 1€K k ohm pr. cm for overflaten på det tørkede lim.

Egenskapene for de to laminater er angitt nedenfor.

Tabellen innbefatter som en sammenlikning også alternative filmer og stengende materialer av den type som vanligvis brukes, men som ikke inngår i foreliggende oppfinnelse,

(a) Elektrostatiske resultater

(Målt ved en temperatur på 22°C. Relativ fuktighet 43 prosent). Aluminiumslaget ble jordet i hvert eksempel.

(b) Mekaniske resultater

Motstand mot slitasje. Målt som den belastning ( i gram) som var nødvendig for å utvikle slitasje i et bearbeidet stykke;

Laminatene ifølge foreliggende oppfinnelse er således bøyelige, er av lett vekt og allikevel robuste og har de nød-vendige antistatiske egenskaper som gjør at man får minimalt av de installeringsproblemer, økonomiske problemer og risikoproble-mer man har med tidligere kjente stoffer av denne type. Når laminater ifølge foreliggende oppfinnelse brukes i lagrings-eller transport-tanker, så vil deres lave permeabilitet og deres antistatiske egenskaper nedsette til et minimum et unødven-dig utslipp av risikofylte og ubehagelige damper i omgivelsene.

Claims (10)

1. Antistatisk laminat, karakterisert ved å innbefatte minst et kontinuerlig lag av et elektrisk ledende materiale dannet ved hjelp av en metallfolie eller en metallisert overflate på en polymerfilm, og minst et lag av et ikke-ledende, forsterkende grovmasket stoff, og hvor begge lag er plassert mellom to lag av polymerfilm, samt anordninger for jording av det elektrisk ledende materiale,

2. Beholder utstyrt med et antistatisk laminat, karakterisert ved å bestå av minst et kontinuerlig lag av et elektrisk ledende materiale dannet ved hjelp av en metallfolie eller en metallisert overflate på en polymerfilm, og minst et lag av et ikke-ledende, forsterkende grovmasket stoff og hvor begge lag er plassert mellom to lag av polymerfilm, samt anordninger for jording av det elektrisk ledende materiale, og hvor det antistatiske laminat er plassert inne i beholderen slik at denne deles i et luftrom og i et væskerom,

3. Antistatisk laminat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at polymerfilmen er fremstilt av en polymer valgt fra gruppen bestående av polyester, polyamider, polyuretaner, polyvinylfluorid, polyvinylklorid, polyvinyl-idenklorid, polyetylen, fluorinert polyetylen og polypropylen.

4. Antistatisk laminat ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at metallet i laget av det elektrisk ledende materialet er et oksidasjonsresistent metall med høy ledningsevne valgt fra gruppen bestående av kopper, aluminium, sølv, gull, palladium og nikkel.

5» Antistatisk laminat ifølge krav 4, karakterisert ved at laget av elektrisk ledende materiale er en aluminisert overflate på en polyesterfilm.

6. Antistatisk laminat ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at en av de laminerende polymerfilmer er polymerfilmen med den metalliserte overflaten.

7. Antistatisk laminat ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at lagene av polymerfilm, elektrisk ledende materiale og ikke-ledende forsterkning er festet ved hjelp av et lim fylt med ledende materiale,,

8. Antistatisk laminat ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at jordingsanordningene er en stripe av metallisert polymer eller en metallfolie som er festet til det ledende materiale ved hjelp av et ledende lim.

9. Antistatisk laminat ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at polymerfilmene i laminatet har tykkelser mellom 10 og 50 mikron»

10. Antistatisk laminat ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at laminatets totale tykkelse kan variere mellom 100 og 400 mikron.