專利名稱：由塑料擠壓,注塑等成型的液態(tài)等介質(zhì)用的管件等成型件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備液態(tài)、膏狀和氣態(tài)介質(zhì)輸送管道的擠壓、注塑或吹塑成型的塑料的管、管接頭或成型件，它具有一個(gè)至少由三層組成的且其內(nèi)層和外層由母材構(gòu)成并且其中間層由母材和至少一種添加劑構(gòu)成的管體(EP0470605A1)。
金屬管且尤其是銅管、鍍鋅鋼管、特種鋼管和少部分鉛管的應(yīng)用領(lǐng)域受某些介質(zhì)參數(shù)如pH值、流速、工作溫度的限制。在是鉛管和銅管時(shí)的金屬管腐蝕性及重金屬釋出限制了金屬管被用于飲用水管道以及食品業(yè)所需管道的可能性。因此，在許多情況下，金屬回收、礦石輸送、礦石運(yùn)輸和礦石冶煉以及金屬管的生產(chǎn)因所需能耗高而不再是經(jīng)濟(jì)的并且就環(huán)境危害而言不再是合理的。
由于上述原因，用于制備用于不同應(yīng)用領(lǐng)域的如飲用水供應(yīng)、熱技術(shù)、食品業(yè)、儀器制造以及化學(xué)業(yè)的管道的塑料管逐漸變提高了其重要性。
塑料管相對(duì)金屬管的好處在于其耐侵蝕介質(zhì)的強(qiáng)度以及耐結(jié)疤的強(qiáng)度更高以及耐蝕性更強(qiáng)、絕緣效果更高、使用衛(wèi)生、重量輕、連接技術(shù)和安裝簡(jiǎn)單以及有利的環(huán)境平衡。
生產(chǎn)管子所用的塑料如能夠通過(guò)內(nèi)金屬層或外金屬層且尤其是鋁層加強(qiáng)的聚氯乙烯、不交聯(lián)和交聯(lián)的聚乙烯、聚丁烯以及聚丙烯能夠以所用的聚合物和由此產(chǎn)生的不同機(jī)械性能以及連接技術(shù)而區(qū)分開(kāi)。為了連接塑料的管和成型件，使用了粘接、螺栓連接、壓接、擠壓、移動(dòng)套裝置、夾緊裝置以及加熱件接頭焊接。
長(zhǎng)期接觸塑料管道中的氧化還原介質(zhì)損害了被用做管材的塑料的化學(xué)和機(jī)械性能。管材的微分子相互間具有一定長(zhǎng)度和一定數(shù)量的環(huán)鏈。鏈長(zhǎng)度和環(huán)鏈類型首先決定了管材的特性曲線圖。未結(jié)晶的非晶態(tài)區(qū)位于被優(yōu)選用作管材的聚合物的結(jié)晶部分之間，它們保證了結(jié)晶部分在聚合物中的移動(dòng)性并且導(dǎo)致了管材具有一定彈性和韌性。
為了消除管子所用聚合物的危險(xiǎn)，在所述非晶態(tài)區(qū)內(nèi)加入了添加劑如金屬鈍化劑、氯受體、氧受體、原子團(tuán)截留劑、紫外線穩(wěn)定劑、加工穩(wěn)定劑以及長(zhǎng)期熱穩(wěn)定劑。這些添劑劑必須耐萃取但能遷移地被裝入聚合物基體中。
添加劑在聚合物非晶態(tài)區(qū)內(nèi)是活動(dòng)的。這種效果是理想的，所需的添加劑因而可以移向接觸介質(zhì)的部位，它在這里產(chǎn)生了耐侵蝕介質(zhì)的保護(hù)作用并且保護(hù)聚合物鏈不被破壞。
在這種由含添加劑的聚合物構(gòu)成的管中的一個(gè)重要缺點(diǎn)就是，在相當(dāng)多的添加劑通過(guò)由內(nèi)層構(gòu)成的非晶態(tài)區(qū)以及中間層轉(zhuǎn)移到管子外層中，而在外層中不需要添加劑。當(dāng)添加劑的有效性因其保護(hù)機(jī)理而消耗或轉(zhuǎn)變時(shí)，在與流經(jīng)管子的介質(zhì)接觸的管內(nèi)層中，開(kāi)始出現(xiàn)了分子受損，即所謂的鏈解體。管壁強(qiáng)度因磨損和鏈解體而降低。最后，管內(nèi)壓導(dǎo)致了管子破裂。管材的這種結(jié)構(gòu)軟化造成在很大程度上取決于介質(zhì)和溫度。在介質(zhì)溫度升高的情況下，損傷速度超比例地提高。
本發(fā)明的任務(wù)是改進(jìn)一種用于制備液態(tài)、膏狀和氣態(tài)介質(zhì)輸送用管道的且具有高機(jī)械強(qiáng)度、耐化學(xué)性能和耐熱性能的塑料的管、管接頭和成型件。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)這樣由塑料制成的多層塑料管件、管接頭和成型件而完成了上述任務(wù)，它的特征在于，內(nèi)層和中間層由聚合物構(gòu)成，在與要輸送介質(zhì)接觸的內(nèi)層和/或中間層之部分結(jié)晶的聚合物的非晶態(tài)區(qū)中加入了防侵蝕性介質(zhì)且尤其是耐氧化及還原之介質(zhì)的添加劑，在中間層聚合物的非晶態(tài)區(qū)中，作為阻隔材料地加入了填充劑和/或添加劑以抑制添加劑從內(nèi)層遷移到管、管接頭或成型件的外層中。
通過(guò)管件、管接頭和成型件的防遷移中間層的封鎖作用，有效的添加劑成分仍然留在與流經(jīng)管道的介質(zhì)接觸的內(nèi)層中。這就防止了添加劑移動(dòng)和擴(kuò)散到不與流經(jīng)管道的介質(zhì)接觸的管、管接頭和成型件之區(qū)域或所述層中。同樣抑制了氣體和液體從內(nèi)部通過(guò)管壁擴(kuò)散到流經(jīng)管道的介質(zhì)中。由于中間層的阻隔作用，提高了內(nèi)層耐化學(xué)性能和耐熱性能。由于添加劑長(zhǎng)期連續(xù)地集中在與流經(jīng)介質(zhì)接觸的管、管接頭和成型件的內(nèi)層中，所以即使在工作溫度很高時(shí)，也成功地抑制了催化金屬離子的作用以及氧、酸和堿以及游離氯和其它鹵素的氧化作用并且提高了抵抗這些介質(zhì)的性能。這種以復(fù)層結(jié)構(gòu)出名的塑料管還以高抗彎和抗拉強(qiáng)度、容易操作加工、非常衛(wèi)生以及抗流動(dòng)噪音的消音性強(qiáng)而著稱，其中所述流動(dòng)噪音是在液態(tài)流經(jīng)管子時(shí)產(chǎn)生的。
以下，根據(jù)示意圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，其中

圖1是一根制備管道的管的透視圖；圖2是圖1所示部分Ⅰ的管子的放大橫截面圖。
圖1、2所示的且用于制備液態(tài)、膏狀和氣態(tài)介質(zhì)用管道的塑料管且最好是被用作水管的并且可以通過(guò)擠壓、注塑或吹塑形成的塑料管具有一個(gè)分層組成的管體1，它具有由母材構(gòu)成的一個(gè)內(nèi)層2和一個(gè)外層3以及一個(gè)由復(fù)合材料構(gòu)成的中間層4，該復(fù)合材料由母材和至少一種添加劑構(gòu)成。
塑料管內(nèi)層2和外層3的母材由聚丙烯隨機(jī)共聚物構(gòu)成。
塑料管中間層4的復(fù)合材料由重量百分比占50％-90％且最好是60％-80％的聚丙烯隨機(jī)共聚物5和重量百分比占10％-50％且最好是20％-40％的玻璃纖維6、玻璃球7或玻璃粉8或這些材料的混合物以及一種用于使聚丙烯隨機(jī)共聚物基體5與玻璃纖維6和/或玻璃球7和/或玻璃粉8化合的偶合添加劑。
中間層4復(fù)合材料的聚丙烯隨機(jī)共聚物5具有2％-6％(重量百分比)的乙烯含量并且在190℃及5公斤的負(fù)荷下具有0.3克/10分鐘-10克/10分鐘的MFR值(熔體流動(dòng)速率值)。
塑料管1中間層4的用于使聚丙烯隨機(jī)共聚物以及玻璃纖維、玻璃球或玻璃粉或這些材料的混合物化合的偶合添加劑由硅烷化合物構(gòu)成。
乙烯被混入復(fù)合材料中，以便降低由纖維材料造成的脆性并且賦予材料以足夠的彈性。
在塑料管的中間層4復(fù)合材料和/或內(nèi)層2母材中混入了加工輔助材料如象光熱穩(wěn)定劑這樣的添加劑和潤(rùn)滑劑。
為了生產(chǎn)出塑料管中間層4的原始復(fù)合材料，在一臺(tái)混合裝置中把其原始長(zhǎng)度為0.1毫米-6毫米的短玻璃纖維段或在混合時(shí)被粉碎的連續(xù)玻璃纖維和/或玻璃球和/或玻璃粉以及可能有的穩(wěn)定劑和添加劑與一增塑或增稠的聚丙烯隨機(jī)共聚物加工成均勻的復(fù)合材料，其中玻璃纖維為500特-5000特之間。
可以在這樣一臺(tái)機(jī)器上加工塑料管，即它配備有三個(gè)用于擠壓制造內(nèi)層2、中間層4和外層3的擠壓模。
為了將塑料管與管接頭或成型件焊接在一起，用一個(gè)工具把要連接的管端和管接頭或成型件的孔內(nèi)壁加熱到塑料能流動(dòng)為止，其中所述工具由用于加熱管端的電熱式加熱套和一個(gè)用于加熱管接頭或成型件的孔壁的電熱式芯桿構(gòu)成。隨后，管被推入管接頭的孔中，從而這兩個(gè)部件被焊接在一起。
這種新型的復(fù)(多)層塑料管可以被用于制備液體管道且尤其是飲用水管道以及氣體管道并且被用于化學(xué)工業(yè)、儀器制造以及食品業(yè)中。
權(quán)利要求
1．用于制備液態(tài)、膏狀和氣態(tài)介質(zhì)輸送管道的由塑料經(jīng)擠壓、注塑或吹塑成型的管件、管接頭或成型件，它具有一個(gè)至少由三層組成的、其一個(gè)內(nèi)層和一個(gè)外層由母材構(gòu)成且一個(gè)中間層由母材和至少一種添加劑構(gòu)成的管體，其特征在于，管件、管接頭或成型件的內(nèi)層(2)和中間層(4)由聚合物構(gòu)成，在與要輸送介質(zhì)接觸的內(nèi)層(2)和/或中間層(4)的部分結(jié)晶的聚合物的非晶態(tài)區(qū)中加入了防侵蝕性介質(zhì)且尤其是耐氧化及還原介質(zhì)的添加劑，在中間層(4)聚合物的非晶態(tài)區(qū)中，加入了作為阻隔材料的填充劑和/或添加劑以抑制添加劑從內(nèi)層(2)遷移到管件、管接頭或成型件的外層(3)中。
2．如權(quán)利要求1所述的塑料管，其特征在于，其內(nèi)層(2)、中間層(4)和外層(3)是由與母材相同的聚合物構(gòu)成的。
3．如權(quán)利要求1所述的塑料管，其特征在于，將聚丙烯隨機(jī)共聚物用作塑料管的內(nèi)層(2)、中間層(4)和外層(3)的母材。
4．如權(quán)利要求1-3之一所述的塑料管，其特征在于，塑料管的中間層(4)的復(fù)合材料含有以下成分a)其重量百分比占50％-90％且優(yōu)選地為60％-80％的聚丙烯隨機(jī)共聚物，它具有一重量百分比為2％-6％的乙烯含量并且在190℃實(shí)驗(yàn)溫度及5公斤的負(fù)荷重量下具有0.3克/10分鐘-10克/10分鐘的MFR值；b)重量百分比占到10％-50％且優(yōu)選為20％-40％的玻璃纖維、玻璃球或玻璃粉或這些材料的混合物；c)一種用于使聚丙烯隨機(jī)共聚物基材與玻璃纖維和/或玻璃球和/或玻璃粉化合的偶合添加劑。
5．如權(quán)利要求1-4之一所述的塑料管，其特征在于，在中間層(4)復(fù)合材料和/或內(nèi)層(2)母材中混入了加工輔助材料如潤(rùn)滑劑。
6．如權(quán)利要求1-5之一所述的塑料管，其特征在于，外層(3)的母材含有潤(rùn)滑劑。
7．如權(quán)利要求1-6之一所述的塑料管，其特征在于，中間層(4)復(fù)合材料和/或內(nèi)層(2)母材含有添加劑，如含有光穩(wěn)定劑和熱穩(wěn)定劑。
8．如權(quán)利要求1-7之一所述的塑料管，其特征在于，在外層(3)的母材中加入了添加劑如光穩(wěn)定劑和熱穩(wěn)定劑。
9．如權(quán)利要求1-8之一所述的塑料管，其特征在于，塑料管中間層(4)之復(fù)合材料的偶合添加劑由硅烷化合物構(gòu)成。
10．用于制備如權(quán)利要求1-9之一所述塑料管的原始復(fù)合材料的方法，其特征在于，在一臺(tái)混合裝置中，把原始長(zhǎng)度為0.1毫米-6毫米的短玻璃纖維段或在混合時(shí)被粉碎的連續(xù)玻璃纖維和/或玻璃球和/或玻璃粉以及穩(wěn)定劑和添加劑與一增塑的聚丙烯隨機(jī)共聚物加工成均勻的復(fù)合材料，其中玻璃纖維為500特-5000特。
全文摘要
用于制備管道的擠壓、注塑或吹塑成型的且具有一個(gè)至少由三層構(gòu)成的管體(1)的塑料管的特征是,內(nèi)層(2)和中間層(4)由聚合物構(gòu)成,在與要輸送介質(zhì)接觸的內(nèi)層(2)和/或中間層(4)的部分結(jié)晶的聚合物的非晶態(tài)區(qū)中加入了防侵蝕性介質(zhì)且尤其是耐氧化還原介質(zhì)的添加劑,在中間層(4)聚合物的非晶態(tài)區(qū)中,作為阻隔材料地加入了填充劑和/或添加劑以抑制添加劑從內(nèi)層(2)遷移到管的外層(3)中。
文檔編號(hào)F16L9/12GK1322616SQ0111658
公開(kāi)日2001年11月21日 申請(qǐng)日期2001年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月13日
發(fā)明者格哈特·羅森堡 申請(qǐng)人:格哈特·羅森堡