Термоусаживающаяся многослойная адгезионная лента
Владельцы патента RU 2278131:
Общество с ограниченной ответственностью "Мост-1" (RU)
Изобретение относится к области получения средств изоляции металлических поверхностей, преимущественно металлических труб и оболочек электрических кабелей, в частности термоусаживающейся многослойной адгезионной ленты, и может быть использовано для защиты магистральных трубопроводов и электрических кабелей от механических повреждений, от почвенной и атмосферной коррозии. Указанная лента состоит из радиационно модернизированной полимерной основы из полиолефина и адгезионного слоя, содержащего сополимер этилена и винилацетата, слюду молотую, низкомолекулярный полиизобутилен и ацетонанил-Р. Получаемая термоусаживающаяся многослойная адгезионная лента обеспечивает повышение адгезии к стали, полиэтилену и облученному полиэтилену. 3 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области изоляции металлических поверхностей, преимущественно металлических труб и оболочек электрических кабелей, как при их изготовлении, так и при ремонте, и может быть использовано для защиты магистральных трубопроводов и электрических кабелей от механических повреждений, от почвенной и атмосферной коррозии, а также для защиты нанесенных на металлическую поверхность изоляционных материалов.
Известна электроизоляционная герметизирующая пленка (SU, авторское свидетельство 954256, 1982), содержащая защитный слой, выполненный из сшитого на 25-60% полиэтилена и дополнительно сополимер с винилацетатом, содержащим 8-12% винилацетатных групп, сажу, β-хлорантрахинон и пентаэритритилтетракис-(3,5-ди-третбутил-4-оксифенилпропионат), и адгезионный слой, выполненный на основе сополимера этилена и винилацетата и дополнительно содержащий парафин и аэросил.
Недостатком известной электроизоляционной герметизирующей пленки следует признать относительно высокую температуру размягчения адгезионного слоя.
Известна также двухслойная термоусаживающаяся адгезионная лента (РСТ 94/17324, 1994). Основа состоит из двух соэкструдированных слоев, имеющих различное количество наполнителя, при этом наружный термопластичный слой основы имеет большее количество наполнителя (на 5-10%), что придает этому слою большую прочность. Внутренний термопластичный слой, в качестве которого применяют сополимер этилена с винилацетатом (далее - сэвилен), имеет меньшее количество наполнителя, он более аморфен, имеет поры, в которые затекает адгезионный состав при дальнейшей термоусадке материала.
Недостатком известного технического решения следует признать наличие сдвига адгезива по отношению к полиэтилену, что вследствие значительного различия в коэффициентах линейного расширения полиэтилена и стали ведет к трещинообразованию и преждевременному нарушению покрытия. Кроме того, используемый адгезив имеет высокую температуру размягчения и, следовательно, нанесения.
Наиболее близким аналогом заявленной ленты можно признать термоусаживающуюся адгезионную ленту "Донрад-2" (RU, патент 2088624, 1997), содержащую основу из экструдированного полиэтилена или сополимера этилена с винилацетатом, которую электронно-химически модифицировали пучком быстрых электронов до поглощенной дозы 0,15-0,35 МГр, а затем одноосно ориентировали, на которую нанесен битумно-каучуковый адгезив, содержащий каучук с полярными группами.
Недостатком известного технического решения следует признать наличие сдвига битумно-каучукового слоя по отношению к полиэтилену, что вследствие значительного различия в коэффициентах линейного расширения полиэтилена и стали ведет к трещинообразованию и преждевременному нарушению покрытия. Кроме того, битумно-каучуковый адгезив имеет высокую температуру размягчения и, следовательно, нанесения.
Техническая задача, решаемая посредством предложенной конструкции, состоит в разработке термоусаживающейся многослойной адгезионной ленты, обеспечивающей изоляцию металлической поверхности от окружающей среды.
Технический результат, получаемый при реализации предложенной термоусаживающейся многослойной адгезионной ленты, состоит в повышении адгезии в местах соединения ее внахлест при использовании в качестве оберточного материала, что приводит к повышению механической прочности соединения и исключению проникновения влаги и воздуха между слоями.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать термоусаживающуюся многослойную адгезионную ленту, состоящую, по меньшей мере, из радиационно модернизированной полимерной основы на основе полиолефинов и адгезионного слоя, содержащего сополимер этилена и винилацетата (сэвилен), слюду молотую, полиизобутилен низкомолекулярный, ацетонанил-Р при следующем соотношении компонентов (мас.%):
| слюда молотая | 18-24 |
| низкомолекулярный полиизобутилен | 4-10 |
| ацетонанил-Р | 0,5-2,5 |
| сэвилен | остальное |
В предпочтительном варианте полимерная основа выполнена из полиэтилена или полипропилена. В некоторых случаях на адгезионный слой может быть дополнительно нанесен праймер, предпочтительно кремнийорганический.
Компонент сэвилен соответствует характеристикам, приведенным в ТУ 6-05-1636-97. СЭВИЛЕН. Композиция сэвилена клеевая". Используемые частицы слюды в среднем имеют размер примерно 20-50 мкм. Ацетонанил-Р представляет собой агент липкости.
Пленку, выполненную на основе полиолефинов, на которую в дальнейшем наносят адгезив, для придания ей термоусадочных свойств и повышения механической прочности радиационно обрабатывают с дозой облучении примерно 18-20 Мрад. Кроме возникновения эффекта "памяти", обеспечивающего термоусадку пленки, радиационная обработка полимерной пленки увеличивает механическую прочность (12-15 МПа при >300%-ном удлинении) и значительно повышает его термохимическую стойкость. Полимерная пленка не растворяется в кипящем ксилоле и не плавится при температурах до 170°С. В технологическом процессе радиационной обработки полимерной ленты целесообразно применять ускорители электронов типа ЭЛВ-3, ЭЛВ-4. В этом случае возможно проводить двухстороннее облучение ленты, доводя коэффициент использования электронного пучка до 90%. А поскольку КПД самих ускорителей такого типа 80%, то КПД использования электроэнергии доходит до 70%.
В дальнейшем сущность изобретения будет рассмотрена с использованием примеров реализации.
1. Полимерная лента выполнена из полиэтилена низкого давления и обработана с использованием ускорителя электронов ЭЛВ-3 с дозой облучения 18,1 Мрад. Наносимый клей-адгезив содержит компоненты в следующем соотношении (мас.%):
| слюда молотая | 20 |
| низкомолекулярный полиизобутилен | 6 |
| ацетонаиил-Р | 0,5 |
| сэвилен | 73,5 |
Полученная термоусаживающая адгезионная лента при испытаниях показала следующие результаты:
а). Адгезия (Н/см) по ГОСТ 411 (при скорости отслоения 10 мм/мин):
| к стали | 80 |
| к полиэтилену | 78 |
| к облученному полиэтилену | 82 |
б). Показатель текучести расплава (г/10 мин) (по ГОСТ 11645) при нагрузке 21,17 Н, диаметре сопла 2,095 мм, температуре 125°С после выдержки образца в течение 5 мин составил 31.
в). Температура расплава (полимеризации) 51°С.
г). Температура нанесения на твердую основу (сталь) 71°С.
д). Механическая прочность 12,5 МПа при >300%-ном удлинении.
2. Полимерная лента выполнена из полиэтилена высокого давления и обработана с использованием ускорителя электронов ЭЛВ-4 с дозой облучения 19,3 Мрад. Наносимый клей-адгезив содержит компоненты в следующем соотношении (мас.%):
| слюда молотая | 18 |
| низкомолекулярный полиизобутилен | 4 |
| ацетонанил-Р | 1 |
| сэвилен | 77 |
Полученная термоусаживающая адгезионная лента при испытаниях показала следующие результаты:
а). Адгезия (Н/см) по ГОСТ 411 (при скорости отслоения 10 мм/мин):
| к стали | 83 |
| к полиэтилену | 81 |
| к облученному полиэтилену | 85 |
б). Показатель текучести расплава (г/10 мин) (по ГОСТ 11645) при нагрузке 21,17 Н, диаметре сопла 2,095 мм, температуре 125°С после выдержки образца в течение 5 мин составил 32.
в). Температура расплава (полимеризации) 53°С.
г). Температура нанесения на твердую основу (сталь) 72°С.
д). Механическая прочность 14,4 МПа при >300%-ном удлинении.
3. Полимерная лента выполнена из полипропилена и обработана с использованием ускорителя электронов ЭЛВ-4 с дозой облучения 19,8 Мрад. Наносимый клей-адгезив содержит компоненты в следующем соотношении (мас.%):
| слюда молотая | 24 |
| низкомолекулярный полиизобутилен | 10 |
| ацетонанил-Р | 1,5 |
| сэвилен | 64,5 |
Полученная термоусаживающая адгезионная лента при испытаниях показала следующие результаты:
а). Адгезия (Н/см) по ГОСТ 411 (при скорости отслоения 10 мм/мин):
| к стали | 84 |
| к полиэтилену | 79 |
| к облученному полиэтилену | 83 |
б). Показатель текучести расплава (г/10 мин) (по ГОСТ 11645) при нагрузке 21,17 Н, диаметре сопла 2,095 мм, температуре 125°С после выдержки образца в течение 5 мин составил 29.
в). Температура расплава (полимеризации) 54°С.
г). Температура нанесения на твердую основу (сталь) 73°С.
д). Механическая прочность 13,2 МПа при >300%-ном удлинении.
4. Полимерная лента выполнена из полиэтилена низкого давления и обработана с использованием ускорителя электронов ЭЛВ-3 с дозой облучения 15,8 Мрад. Наносимый клей-адгезив содержит компоненты в следующем соотношении (мас.%):
| слюда молотая | 16 |
| низкомолекулярный полиизобутилен | 2 |
| ацетонанил-Р | 3 |
| сэвилен | 79 |
Полученная термоусаживающая адгезионная лента при испытаниях показала следующие результаты:
а). Адгезия (Н/см) по ГОСТ 411 (при скорости отслоения 10 мм/мин):
| к стали | 51 |
| к полиэтилену | 53 |
| к облученному полиэтилену | 52 |
б). Показатель текучести расплава (г/10 мин) (по ГОСТ 11645) при нагрузке 21,17 Н, диаметре сопла 2,095 мм, температуре 125°С после выдержки образца в течение 5 мин составил 16.
в). Температура расплава (полимеризации) 89°С.
г). Температура нанесения на твердую основу (сталь) 100°С.
д). Механическую прочность 9,2 МПа при >300%-ном удлинении.
Данный состав не позволяет достичь указанного технического результата.
5. Полимерная лента выполнена из полиэтилена высокого давления и обработана с использованием ускорителя электронов ЭЛВ-3 с дозой облучения 22,2 Мрад. Наносимый клей-адгезив содержит компоненты в следующем соотношении (мас.%):
| слюда молотая | 26 |
| низкомолекулярный полиизобутилен | 11 |
| ацетонанил-Р | 0,3 |
| сэвилен | 62,7 |
Полученная термоусаживающая адгезионная лента при испытаниях показала следующие результаты:
а). Адгезия (Н/см) по ГОСТ 411 (при скорости отслоения 10 мм/мин):
| к стали | 45 |
| к полиэтилену | 49 |
| к облученному полиэтилену | 50 |
б). Показатель текучести расплава (г/10 мин) (по ГОСТ 11645) при нагрузке 21,17 Н, диаметре сопла 2,095 мм, температуре 125°С после выдержки образца в течение 5 мин составил 17.
в). Температура расплава (полимеризации) 84°С.
г). Температура нанесения на твердую основу (сталь) 106°С.
д). Механическую прочность 7,9 МПа при >300%-ном удлинении.
Указанный состав не позволяет достичь указанного технического результата.
В приведенных примерах реализации использовали сополимер этилена и винилацетата («сэвилен») с содержанием винилацетата 24,6 мас.%; аналогичные результаты были получены при использовании препарата «сэвилен» марок 11306-075, 11104-030, 11507-375 с содержанием винилацетата от 26 до 30 мас.% (см. указанное ТУ 6-05-1636-97.)
Компонент ацетонанил-Р представляет собой 2,2,4-триметил-1,2-дигидроксихинолин (см. SU, авторское свидетельство 1388411).
Термин «низкомолекулярный полиизобутилен» характеризует вещества, имеющие молекулярную массу (определенную по Штаудингеру) 10000-50000. В примерах реализации использовали низкомолекулярный полиизобутилен марки П-20 (молекулярная масса примерно равна 15000-20000).
Усадка полимерной ленты составила во всех примерах примерно 6-8%.
При реализации изобретения используют известные праймеры (Д.А. Кардашев. Полимерные клеи. М.: Химия, 1983, с.174).
Экспериментально доказано, что указанный технический результат может быть достигнут только при использовании всех параметров ленты, указанных в формуле изобретения.
1. Термоусаживающаяся многослойная адгезионная лента, состоящая, по меньшей мере, из радиационно модернизированной полимерной основы на основе полиолефинов и адгезионного слоя на основе сополимера этилена и винилацетата, отличающаяся тем, что адгезионный слой дополнительно содержит слюду молотую, низкомолекулярный полиизобутилен и ацетонанил-Р при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Слюда молотая | 18-24 |
| Низкомолекулярный полиизобутилен | 4-10 |
| Ацетонанил-Р | 0,5-2,5 |
| Сополимер этилена и винилацетата | Остальное |
2. Лента по п.1, отличающаяся тем, что полимерная основа выполнена из полиэтилена.
3. Лента по п.1, отличающаяся тем, что полимерная основа выполнена из полипропилена.
4. Лента по п.1, отличающаяся тем, что на адгезионный слой дополнительно нанесен праймер.
