ТЕРМОУСАЖИВАЮЩАЯСЯ МНОГОСЛОЙНАЯ АДГЕЗИОННАЯ ЛЕНТА Российский патент 2006 года по МПК C08J7/02 B32B27/32 

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 молотая18-24низкомолекулярный полиизобутилен4-10ацетонанил-Р0,5-2,5сэвиленостальное

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 молотая20низкомолекулярный полиизобутилен6ацетонаиил-Р0,5сэвилен73,5

Полученная термоусаживающая адгезионная лента при испытаниях показала следующие результаты:

а). Адгезия (Н/см) по ГОСТ 411 (при скорости отслоения 10 мм/мин):

к стали80к полиэтилену78к облученному полиэтилену82

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 молотая18низкомолекулярный полиизобутилен4ацетонанил-Р1сэвилен77

Полученная термоусаживающая адгезионная лента при испытаниях показала следующие результаты:

а). Адгезия (Н/см) по ГОСТ 411 (при скорости отслоения 10 мм/мин):

к стали83к полиэтилену81к облученному полиэтилену85

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 молотая24низкомолекулярный полиизобутилен10ацетонанил-Р1,5сэвилен64,5

Полученная термоусаживающая адгезионная лента при испытаниях показала следующие результаты:

а). Адгезия (Н/см) по ГОСТ 411 (при скорости отслоения 10 мм/мин):

к стали84к полиэтилену79к облученному полиэтилену83

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 молотая16низкомолекулярный полиизобутилен2ацетонанил-Р3сэвилен79

Полученная термоусаживающая адгезионная лента при испытаниях показала следующие результаты:

а). Адгезия (Н/см) по ГОСТ 411 (при скорости отслоения 10 мм/мин):

к стали51к полиэтилену53к облученному полиэтилену52

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 молотая26низкомолекулярный полиизобутилен11ацетонанил-Р0,3сэвилен62,7

Полученная термоусаживающая адгезионная лента при испытаниях показала следующие результаты:

а). Адгезия (Н/см) по ГОСТ 411 (при скорости отслоения 10 мм/мин):

к стали45к полиэтилену49к облученному полиэтилену50

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.

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.

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 молотая18-24Низкомолекулярный полиизобутилен4-10Ацетонанил-Р0,5-2,5Сополимер этилена и винилацетатаОстальное