SE505984C2 - Självsmörjande material - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 40 i 5Û5 984 2 sänka friktionskoefficienten vid denna gränsyta. När det gäller ifrågavarande vattenlösliga smörjmedel, speciellt sådana i form av glykoler, polyglykoler eller glycerol, är den motsvarande effektiviteten begränsad genom vätningen eller t om flödet i det nedgrävda ledningsröret, till följd av penetrering av grundvatten. Vid sådana miljöbetingade förhållanden sköljes helt enkelt det vattenlösliga smörjmedlet bort från röret invändigt och blir därigenom icke tillgängligt.

Man har likaså inriktat sig på friktionsolägenheterna genom anordnande av längsgående avsatser eller räfflor vid ledningsrörets yta med ändamål att reducera dragmotståndet genom sänkning av ytkontaktarean mellan ledningsrör och kabel.

Det visade sig dock mindre välbetänkt att vara hänvisad till denna typ av längsgående avsatser, vilka i realiteten kom att förvärra olägenheterna i stället för att lösa dem.

Uppfinningen ändamål Huvudändamålet med uppfinningen är därvid framtagandet av nya och förbättrade kompositioner, vilka erbjuder överlägsen smörjförmåga.

Enligt uppfinningsföremålet söker man även framta en sådan typ av komposition för framställning av ledningsrör för kablar, kabelkanaler etc.

Enligt uppfinningen inbegripes även framtagandet av ledningsrör för kablar jämte inre ledningar av ifrågavarande materialkomposition med oöverträffat slät eller spegelblank yta för sänkning av friktionen.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är uppnåendet av tidigare angivna ändamål med ett material, vilket på nytt förlänar smörjförmåga hos en yta i anslutning till föregående friktionsförlopp. I Enligt uppfinningen söker man likaså uppnå angivna ändamål på acceptabelt sätt ur kostnadssynpunkt sam förbättra konkurrensförmågan på marknaden hos produkter framställda på basis av ifrågavarande kompositioner.

Sammanfattning av uppfinningen I anslutning till tidigare uppräknande med flera ändamål hänför sig föreliggande uppfinning till en materialkomposition vari smörjmedel införlivats och som uppvisar självgenererande smörjförmåga på ytan. På basis av uppfinningsföremålet användes ifrågavarande komposition för tillverkning av en komplett 10 15 20 25 30 35 40 3 5Û5 994 materialuppsättning i form av ledningsrör jämte innerledningar för kablar. Vid praktisk tillämpning erbjuder den inneboende smörjningen betydande fördelar eftersom det ofta är förenat med svårigheter att under tillverkning förutse huruvida ett visst ledningsrör i färdigt skick skall användas som innerledning eller icke, d v s ett ledningsrör, som skall dras genom ett tidigare befintligt ledningsrör eller i form av det ledningsrör genom vilket kabeln sträcker sig. Därvid framställda lednings- rörsmaterial på basis av föreliggande komposition uppvisar införlivat smörjmedel genomgående inom motsvarande tvärsnitt i sin helhet, och därigenom kommer följaktligen både ytter- och innerytorna av ifrågavarande ledningsrör att uppvisa en till- räckligt glatt beskaffenhet.

På basis av en speciell uppbyggnad framställes lednings- röret eller innerledningen av en polymerkomposition, i vilken ett överskott eller en reservkvantitet av aktiva smörjmedel hålles suspenderade inom kompositionen som helhet. I anslutning till att smörjmedlen avlägsnas från ifrågavarande kompositions ytområden, exempelvis genom slitage eller friktionskontakt med kabeln, erhålles migrering av tillsatsreserven inuti komposi- tionen och fram till ytan, varigenom ytsmörjförmågan komplette- ras och återställes. Detta resulterar i att ytor med god tillgång på smörjmedel finns disponibla under lång tid hos ledningar och ledningsrör, varigenom kabelrörelser inom en ledning jämte rörelse hos en innerledning via ett ledningsrör underlättas.

Specifika uppgifter beträffande uppfinningsföremålet och likaså ytterligare ändamål jämte fördelar torde inses av fackmannen på basis av närmare beskrivning som följer till- sammans med bifogade ritningar.

Kort beskrivning av ritningarna Fig 1 visar i perspektiv en vy av ett ledningsrör genom vilket exempelvis en kabel har dragits, varvid ledningsröret är framställt av polymerkompositionen enligt uppfinningsföremålet.

Fig 2 visar i förstoring en vy av ett ändparti av led- ningsrörsväggen enligt fig 1, varav framgår att smörjmedel är fullständigt suspenderade inom polymermaterialet.

Fig 3 visar i förstoring en vy av ett partiellt tvärsnitt av ledningsröret enligt fig 1, varvid belyses angränsande 10 15 20 25 30 35 40 5o5 984 4 skikt, med smörjmedel släta inner- och ytterytor med spegel- liknande beskaffenhet jämte smörjmedelszonen eller smörjmedels- reserven.

Fig 4 visar slutligen schematiskt eller i diagramform det inbördes förhållande som råder mellan kopplingsmedel och absorberande substrat vid föreliggande komposition.

Beskrivning av föredragna utföringsformer I efterföljande beskrivning betecknas motsvarande delar inom beskrivning respektive ritningar med samma hänvisnings- beteckningar. Ritningsfigurerna är nödvändigtvis icke skalenli- ga och har i vissa delvyer överdrivits av tydlighetsskäl.

Först och främst åskådliggöres med hänvisning till fig 1 i ritningarna ett ledningsrör 10, genom vilket den inneslutna kabeln 14 utbreder sig. Därvid införstås att kabeln 14 kan vara av någon enligt tekniken känd typ, speciellt kablar som an- vändes inom kraft- eller kommunikationsöverföring, såsom telefonkablar, bredbandskablar CATV, fiberoptikkablar etc.

Med utgångspunkt från uppfinningen framställes lednings- röret 10 genom isolering av ett polymermaterial genom till- ämpning av gängse kända monoextruderingsmetoder. Utefter ledningsrörsväggen 16 i sin helhet samt i enlighet med vad som åskådliggöres i fig 2 förefinnes en betydande ansamling eller suspension med smörjmedel 16 a med en statistisk fördelning inom hela ledningen. Dessa smörjmedel är av sådan typ att de efter förbrukning via ledningens ytområden undergår migrering till motsvarande ytor så att ytsmörjförmågan kompletteras och återställes. De aktiva komponenterna i ifrågavarande medel kan exempelvis utgöras av alkoxylerade sorbitoler, etylen-bis stearamider, högmolekylära polyetylenglykoler, högmolekylära metoxipolyetylenglykoler, dimetylsiloxanpolymerer, dimetylsi- loxan/aminsampolymerer, diverse salter av stearinsyra eller av andra fettsyror såsom zink-, kalcium-, magnesium-, barium- eller amider såsom stearamider eller lågmolekylära halogenkol- föreningar med kolantal mellan C18 och C30.

I anslutning till angivna utformning, och såsom belyses i fig 3, är ledningsrörets väg uppbyggd av en central zon 17, vilken uppvisar en reservoar med smörjmedel 16a jämte angrän- sande skikt 18, vari tillsatserna 16a migrerar då de förbrukas via ledningsrörets ytteryta 20, varigenom erhålles ytterytor med kontinuerlig smörjförmåga jämte åtföljande reduktion av 10 15 20 25 30 35 40 BUF. QS' 5 friktionskoefficienten. Sammanfattningsvis erhålles ett led- ningsrör, vilket är uppbyggt av en polymerkomposition med införlivat smörjmedel jämte självregenererande smörjförmåga på ytan.

Kompositionen med införlivat smörjmedel består av ett substrat med extremt hög ytarea, vari förhållandevis stora mängder av de utvalda smörjmedlen finns absorberade. Dessa substrat måste utgöras av material med förmåga att absorbera flera gånger sin egen vikt och kan exempelvis avse kiselgur (diamite), finfördelad kiseldioxid, silikagel eller kimröks- typer med hög specifik yta.

Det porösa absorberande substratet fungerar med hän- visning till det föregående för absorption av stora mängder smörjmedel. Detta kan uppnås därigenom att lämplig mängd absorberande substrat placeras i en höghastighetsblandare jämte under blandningssteget tillsats av löslighetsreglerande medel eller kopplingsmedel i substratmaterialet. Den kombinerade blandningen upphettas därefter till minst 100°C samt avdrives från flyktiga ämnen så att fukt(vatten)eller alkoholer(hydroly- serbara grupper), som kan vara närvarande, fullständigt av- lägsnas. I ett nästpåföljande steg tillsättes långsamt materia- let med smörjmedel(materialet med friktionsnedsättande medel) samtidigt med omblandning tills detta material helt och hållet absorberats i substratmaterialet.

Kopplingsmedlen reglerar smörjmedlens löslighet och reglerar därigenom den eventuella hastigheten för migrering av smörjmedel till ytorna. Föredragna kopplingsmedel är exempelvis organometalliska såsom monoalkoxi- eller neotitanater och kan t ex avse isopropylalkoxitriísostearoyl-titanater, isopropyldi- metakrylisostearyltitanat(för tvärbindningssystem), eller tetra (2,) diallyloximetyl-1-butoxititan di(di-tridekyl)fosfit(för plastisolblandningar).

Den föredragna sammansättningen på viktbasis är som följer: Viktprocent Poröst absorptionssubstrat 10-20 % Medel med smörjverkan 40-80 % Löslighetsreglerande medel eller kopplingsmedel 0,5-5,0 % 10 15 20 25 30 35 40 Asos 984 6 Den kemiska beskaffenheten för ifrågavarande komposition belyses i form av diagram i fig 4. Det porösa absorberande substratet (hänvisningsbeteckning 22), som innehåller en förhållandevis stor mängd smörjmedel(smörjmedelsverkande medel) hålles lösbart genom ett ytreagerande titanatkopplingsmedel(be- tecknas 24). Sistnämnda medel väljes på basis av typen be- träffande det vid den centrala titanatatomen fästa ligand- kopplingsmedlet 26 så att därigenom förorsakas hoptrasslingsef- fekt enligt van der Waal. Detta resulterar i förbättrad poly- merkompatibilitet och leder till att en omättad kol-kolbindning möjliggör en tillgänglig position för tvärbindning i en poly- merhuvudkedja, eller också möjliggöres lösbarhet för plastiso- ler i PVC-system, alltefter den polymer, som föredras vid tillverkning av ledningsröret. Efter det att en lämplig bland- ning iordningsställts av angivna tillsatser, kan de kompo- underas(smältblandas) i en lämplig polymer i hög koncentration, så att man därigenom uppnår förenklad blandning genom kon- ventionell polymerteknologi.

Mängden smörjmedel, polymer lösbarhet samt migreringshas- tigheten (och därigenom regenereringshastigheten)kan regleras genom att variera den specifika ytan för det absorberande substratet, molekylvikten(flyktighet) för materialet med smörjmedel jämte beskaffenhet och mängd för kopplingsreglerande medel. som exempel och på basis av en föredragen metod fram- ställes kompositionen för ledningsröret 10 med ett smörjmedels- material, som innefattar etylen-bis stearamid i en mängd av ca 80 viktprocent(80 %)med ett kiselgursubstrat vilket har den specifika ytan ca 50-250 kvadratmeter per gram. Vid användning tillsammans med lösbarhetsreglerande medel i form av isopropyl- alkoxitriisostearyltitanat kommer föregående substans att leda till en kontinuerlig migrering av smörjmedel med hastigheten ca 4 gram per 305 meter och månad (ca 4 g per tusen fot och månad). Detta resulterar i att ledningsrörets ytor erhåller tillräcklig vätning med smörjmedel så att därigenom en frik- tionskoefficient av ca 0,1 ställer sig möjlig. Skulle lednings- rörsytan gnidas torr genom förflyttning av kabeln 14, erhålles hos ledningsrörsytan därigenom en återbildning av vätskeformigt smörjmedel inom ca 24 (24)tim. Återbildning enligt detta förlopp kommer effektivt att fortgå ca 72 månader. 10 15 20 25 7 505 984 I sådana fall då man eftersträvar en ökning av åter- bildningshastigheten, kan man uppnå detta genom att variera smörjmedel från etylen-bisstearamid till stearamid. På motsva- rande satt kan återbildningshastigneten minskas därigenom att man varierar smörjmedlet från stearamid till dimetylsiloxan/a- min. Var och en av angivna förändringar kommer att förorsaka en korrelerad ändring med avseende på hastigheten för smörjme- delsmigrering jämsides med en korrelerad förändring beträffande sannolik livslängd av den inneboende ytsmörjningen innan komplettering av smörjningen blir nödvändig.

Genom föregående beskrivning avslöjas en ny materialkom- position jämte produkttillämpning, som möjliggör självsmörjning av ytpartier. Med utgångspunkt från en genom materialet er- hållen vätning med vätskeformigt smörjmedel erhålles såsom beskrives en påtaglig förbättring av livslängd jämte funktion hos sådana produkter som baseras på ifrågavarande komposition.

Flertaliga fördelar erbjudes, varvid innefattas kontinuerlig ytsmörjning utefter långsträckta ytor, vilket i sin tur medför sänkta dragkrafter och reducerade motstående friktionseffekter. Även om föreliggande uppfinning i princip beskrivits med avseende på ledningsrör eller ledningskanaler, torde utan vidare inses att tillämpningarna går att utvidga till samtliga användningsområden då man eftersträvar en sänkning av höga friktionskrafter mellan ingreppsytor.

Ett flertal modifikationer i anslutning till föregående beskrivning torde vara uppenbara utan avvikelse från uppfin- ningstanke och uppfinningsföremål.

Claims (8)

10 15 20 25 30 505 984 Eatentkmx

1. Polymerkomposition k ä n n e t e c k n a d av en suspension med Smörjmedel inom en zon med betydligt högre halt av smörjmedlet än inom angränsande områden till zonen, vilket kontinuerligt migrerar från zonen till kompositionsytan, så att därigenom kontinuerligt frän ytan avlägsnat srnöijmedel kompletteras.

2. Polymerkomposition enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att smörimedlet väljes inom gruppen på basis av alkoxylerade sorbitoler, etylen-bis-stearamider, polyety- lenglykoler, dimetylsiloxanpolymerer, salter av stearinsyror, fettsyror samt oljor av halogenkolföreningar med ett kolantal mellan Cu, och C30.

3. Polymerkomposition enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av ett poröst absorberande substrat jämte kopplingsreglerande medel.

4. Polymerkomposition enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av ett substrat valt inom gruppen på basis av kiselgur, ñnfördelad kiseldioxid, samt olika typer av kimrök.

5. Polymerkomposition enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att det kopplings- reglerande medlet är av typen titanbaserad organometall.

6. Polymerkomposition enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att substratet utgör 10-20 viktprocent, smörjmedlen utgör 40-80 viktprocent samt att det kopplings- reglerande medlet utgör 0,5-5,0 viktprocent.

7. Ledningsrör med yttre och inre vägg för inneslutning av kablar med avpassad längd för dragning via ledningsröret, k ä n n e t e c k n a t av att ledningsröret innefattar en polymerkomposition med en suspension av smörj medel inom en zon med betydligt högre halt av smörjmedlet än inom angränsande områden till zonen, vilket kontinuerligt rnigrerar från zonen till yttre och inre väggen av ledningsröret, varigenom då smörjmedlet avlägsnas från väggarna, smöijförrnågan hos väggarna kontinuerligt kompletteras.

8. Ledningsrör enligt krav 7, k ä n n e t e c k n at av att smörjmedlet väljes inom gruppen på basis av alkoxilerade sorbitoler, etylen-bis-stearamid, polyetylenglykoler, dimetylsiloxanpolymerer, salter av stearinsyror, fettsyror samt oljor av halogenkolföre- ningar med kolantal mellan Cu, och C30.