Патент на изобретение №2161749
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ВЫСОКОПРОЧНАЯ ТРУБА ИЗ ПОЛИМЕРА НА ОСНОВЕ ЭТИЛЕНА
(57) Реферат: Изобретение относится к высокопрочным трубам из полимеров. Высокопрочная труба изготовлена из полимера на основе этилена, в котором соотношение веса низкомолекулярной составной части к весу высокомолекулярной составной части находится в интервале значений 0,5 – 2,0. В результате повышаются механические свойства трубы. 8 з.п.ф-лы, 2 табл. Настоящее изобретение относится к высокопрочной трубе из полимера на основе этилена с бимодальным молекулярно-массовым распределением. Полиэтилен в большом объеме применяют для изготовления труб, например для систем транспортировки газа и воды, так как для таких труб необходим материал с высокой механической прочностью, высокой коррозионной стойкостью и хорошей стойкостью в течение длительного времени. В многочисленных публикациях описываются материалы с самыми различными свойствами и способы их получения. В европейском патенте EP-A-603935 уже описывается формовочная смесь на основе полиэтилена, которая обладает бимодальным молекулярно-массовым распределением и которая должна быть пригодна, между прочим, также для изготовления труб. Трубы, которые изготавливаются из формовочных смесей, согласно этому литературному источнику, однако, в отношении способности подвергаться в течение длительного времени воздействию внутреннего давления, их стойкости к образованию трещин вследствие внутренних напряжений, их ударной вязкости при низких температурах и их сопротивления против быстрого роста трещин еще пока оставляют желать лучшего. Для того чтобы получать трубы с гармоничными механическими свойствами и вместе с этим оптимальной комбинацией свойств, необходимо использовать сырье, которое обладает еще более широким молекулярно-массовым распределением. Такое сырье описывается в патенте США N 5338589 и получается с помощью высокоактивного катализатора, который известен из журнала PCT WO-91/18934 и в случае которого используется алкоголят магния в виде гелеобразной суспензии. Неожиданно найдено, что использование этого материала в фасонных деталях, в особенности в трубах, позволяет одновременно улучшать, с одной стороны, обычно реверсивные и частично кристаллических термопластах свойства жесткости и склонности к ползучести, и с другой стороны, стойкость к образованию трещин вследствие внутренних напряжений и вязкость. Предметом изобретения соответственно этому является высокопрочная пластмассовая труба, согласно п.1 формулы изобретения, формы выполнения которой более подробно описываются в относящихся к ним п.п. 2-9 формулы изобретения. Изобретение относится далее также к применению трубы, согласно изобретению, для строительства газо- и водопроводов. Полимер этилена, из которого изготовляют предлагаемую согласно изобретению трубу, содержит предпочтительно полиэтилен с плотностью (23oC) в интервале значений от 0,94 до 0,96 г/см3 и широким бимодальным молекулярно-массовым распределением, у которого соотношение веса низкомолекулярной составной части к весу высокомолекулярной составной части лежит в интервале от 0,5 до 2,0, предпочтительно от 0,8 до 1,8. Полиэтилен может содержать незначительные количества других мономерных звеньев, как бут-1-ен, пент-1-ен, гекс-1-ен или 4-метил-пент-1-ен. Бимодальность как мера для положения центров тяжести обоих индивидуальных молекулярно-массовых распределений может быть описана с помощью коэффициентов вязкости VZ, согласно норме ИСО/R 1191, образующихся в обеих стадиях полимеризации полимеров. При этом коэффициент вязкости VZ1 образующегося в первой стадии полимеризации низкомолекулярного полиэтилена составляет 40-80 см3/г, в то время как коэффициент вязкости VZ общий конечного продукта находится в области значений 350-450 см3/г. Коэффициент вязкости VZ2 образующегося во второй стадии полимеризации высокомолекулярного полиэтилена можно рассчитать по следующей математической формуле: ![]() причем “W1” означает весовую долю образующегося в первой стадии низкомолекулярного полиэтилена, измеряемую в вес.%, в расчете на общий вес образующегося в обеих стадиях полиэтилена с бимодальным молекулярно-массовым распределением. Рассчитанное для коэффициента вязкости VZ2 значение обычно находится в интервале значений от 500 до 800 см3/г. Полиэтилен получают путем полимеризации мономеров в суспензии, в растворе или в газовой фазе, при температурах в интервале значения от 20o до 120oC, давлении в интервале от 2 до 60 бар и в присутствии катализатора Циглера, который состоит из соединения переходного металла и алюминийорганического соединения. Полимеризацию проводят в две стадии, причем молекулярную массу, в случае необходимости, регулируют с помощью водорода. Полимер на основе этилена для предлагаемой согласно изобретению трубы наряду с полиэтиленом может содержать еще другие добавки. Такими добавками являются, например, термостабилизаторы, антиоксиданты, УФ-абсорберы, светозащитные средства, металлические дезактиваторы, разрушающие пероксиды соединения, основные состабилизаторы в количествах 0-10 вес.%, предпочтительно 0-5 вес. %, а также наполнители, отвердители, пластификаторы, смазки, эмульгаторы, пигменты, оптические отбеливатели, огнезащитные средства, антистатики, порофоры или их комбинации в общих количествах 0-50 вес.%. Трубу согласно изобретению изготовляют следующим образом: сначала полимер на основе этилена пластифицируют в экструдере в интервале температур от 200o до 250oC, а затем выдавливают через кольцеобразную фильеру и охлаждают. Типы труб, согласно изобретению, вообще пригодны для всех классов давлений, согласно ДИН 8074. Для переработки в трубы можно использовать как обычные одношнековые экструдеры с ровной зоной загрузки, так и также экструдеры большой мощности с цилиндром с тонко выбранными пазами и эффективной в отношении подачи загрузкой. Шнеки обычно выполняют в виде декомпрессионных шнеков длиной 25-30 D (D = ![]() Полимер получают с помощью катализатора и по методике ВОИС-91/18934 при соблюдении указанных ниже в таблице 1 рабочих условий (см. в конце описания). Таким образом полученный полимер имел индекс расплава MFI 5/190oC около 0,2 г/10 мин и плотность d около 0,946 г/см3 и был пластифицирован в экструдере диаметром 48 мм и длиной соответственно в 24,4 раза больше диаметра (117,12 см) при температуре 227oC и после этого экструдирован через кольцеобразную фильеру с наружным диаметром 32,1 мм и дорном диаметром 26,5 мм с получением трубы диаметром 32,1 мм и толщиной стенки 3,08 мм при помощи вакуумного калибрования. Охлаждение осуществляли в охлаждающей ванне длиной около 3 м, которой поддерживали температуру около 15oC. Измеренные на готовой трубе свойства представлены в нижеследующей таблице 2. Сравнительный пример. Полимер на основе этилена, полученный в соответствии с данными из примера 1 европейского патента EP-A-603935 по двухстадийному способу, имеет индекс расплава MFI 5/190oC около 0,48 г/10 мин и плотность d около 0,948 г/см3. Полимер на основе этилена перерабатывается, как в примере 1, в трубу такого же диаметра. Измеренные свойства трубы представлены в нижеприводимой таблице 2. Сокращения названий физических свойств в таблице 2 имеют следующие значения: BKM = модуль ползучести при изгибе, измеренный согласно ИСО 54852-Z4 в H/мм2, в виде значения за 1 минуту; BZ = вязкость при разрыве, измеряемая по вышеописанному внутреннему методу измерения при 0oC, в мДж/мм2; KSZISO = ударная вязкость образца, измеряемая согласно ИСО 179/ДИН 53453 в мДж/мм2 при -20oC и при +23oC. SRB = стойкость к образованию трещин вследствие внутренних напряжений, измеряемая по внутреннему методу измерения, в соответствии со статьей M.Fleibner, в часах; VBK = перерабатываемость, измеряемая в виде пропускной способности экструдера в случае экструдера диаметром D = 48 мм и длиной L = 24,4:D при постоянной скорости шнеков, равной 80 об/мин; в кг/час; pc = сопротивление против быстрого роста трещины, измеренное согласно S4-тесту в барах для труб класса давлений PN 10 диаметром 110 мм. Измеренные величины отчетливо показывают, что труба согласно изобретению по всем параметрам имеет лучшие прочностные свойства, а также при изготовлении может быть лучше обработана. Формула изобретения
![]() ![]() РИСУНКИ
PD4A – Изменение наименования обладателя патента Российской Федерации на изобретение
(73) Новое наименование патентообладателя:
Извещение опубликовано: 20.03.2005 БИ: 08/2005
MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за
Дата прекращения действия патента: 27.04.2010
Дата публикации: 27.03.2011
|
||||||||||||||||||||||||||