Композиція на основі поліетилену, спосіб виготовлення зчленувань для труб та спосіб виготовлення труб

1 Композиція на основі поліетилену, яка відрізняється тим, що поліетилен має стандартну об'ємну масу, виміряну при 23 °С згідно з нормою ASTM D 972, більшу за 940 кг/м3 і тим, що вона містить тальк в КІЛЬКОСТІ меншій за 1 мас частину на 100 мас частин поліетилену 2 Композиція на основі поліетилену за п 1 , яка відрізняється тим, що тальк має в основному пластинчату структуру 3 Композиція на основі поліетилену за п 1 або 2, яка відрізняється тим, що тальк має гранулометричний розподіл від 0,2 до 15 мкм при середньому гранулометричному складі від 1 до 5 мкм 4 Композиція на основі поліетилену за будь-яким з пп 1-3, яка відрізняється тим, що КІЛЬКІСТЬ таль частин поліетилену 5 Композиція на основі поліетилену за будь-яким з пп 1-4, яка відрізняється тим, що поліетилен вибирають з таких гомополімерів і співполімерів етилену, що містять загалом від 0,01 до 10 молярних % співмономерів, із стандартною об'ємною масою більшою за 943 кг/м3, але яка не перевищує 960 кг/м3 і з показником текучості, виміряним при 190 °С під навантаженням 5 кг згідно з нормою ISO 1133 (1991), від 0,07 до 5 г/Юхв 6 Композиція на основі поліетилену за п 5, яка відрізняється тим, що поліетилен вибирають з таких співполімерів етилену, що містять загалом від 0,05 до 5 молярних % бутену і/або гексену 7 Композиция на основі поліетилену за будь яким з пп 1-6, яка відрізняється тим, що вона знаходиться в стані екструдованих гранул 8 Спосіб виготовлення зчленувань для труб, що включає лиття під тиском композиції на основі поліетилену при температурі 240-280 °С у звичайній установці та при звичайних умовах лиття під тиском, який відрізняється тим, що вищевказаною композицією є композиція за будь-яким з пп 1-7 9 Спосіб виготовлення труб, що включає екструдування композиції на основі поліетилену при температурі 185-210 °С у звичайній установці та при звичайних умовах екструдування, який відрізняється тим, що вищевказаною композицією є композиція за будь-яким з пп 1-7 ку складає від 0,05 до 0,25 мас частин на 100 мас Винахід стосується композиції на основі поліетилену, способу виготовлення деталей і деталі з такої композиції Зокрема, він стосується композиції на основі поліетилену високої ЩІЛЬНОСТІ, яка вміщує невеликі КІЛЬКОСТІ тонкодисперсної мінеральної добавки, і до виробів з такої композиції, зокрема, трубам для транспортування рідин, у тому числі, під тиском Відомий спосіб поліпшення ковзання («antiblocking») плівок з поліетилену низької та середньої ЩІЛЬНОСТІ шляхом упровадження до поліетилену невеликих кількостей (приблизно від 0,05 до 1%) тонкодисперсних неорганічних речовин, таких як тальк, каолін або кремнезем (італійський патент 719725), Пізніше був запропонован спосіб, в якому упроваджується від 200 до 2500 ррм (0,02-0,25%) тальку для поліпшення ковзання плівок з поліетилену з об'ємною масою від 0,905 до 0,935г/см3 не погіршуючи прозорість (патент ЕР-В-60178) З іншого боку, відоме використання поліетилену і, зокрема, поліетилену високої ЩІЛЬНОСТІ, для виробництва труб і з'єднувальних частин для транспортування рідин під тиском Головне в цьому випадку - з очевидних міркувань безпеки і дов О ю ю СО ю 59355 ГОВІЧНОСТІ обладнання для транспортування рідин - мати деталі, такі як труби і з'єднувальні частини, які мають дуже високу СТІЙКІСТЬ ДО гідростатичного тиску Метою цього винаходу є отримання композиції на основі поліетилену високої ЩІЛЬНОСТІ З поліпшеною СТІЙКІСТЮ до гідростати ч кого тиску і, ВІДПОВІДНО, до текучості Таким чином, предметом винаходу є композиція на основі поліетилену, що має стандартну об'ємну масу, виміряну при 23°С ВІДПОВІДНО ДО норми ASTM D 792, вище за 940кг/м3, яка вміщує-тальк в КІЛЬКОСТІ, менш за 1 ваг частину на 100 ваг частин поліетилену Тальком, що використовується в композиціях згідно з винаходом, може бути будь-який пдратований силікат магнію природного походження з загальною формулою 3MgO-4SiO2-H2O Він може вміщувать в малих кількостях оксиди металів, таких як оксиди алюмінію, заліза і кальцію Переважно, тальк має пластинчату структуру Його гранулометричний розподіл знаходиться переважно в межах від 0,2 до 15мкм, а середній гранулометричний склад знаходиться в межах від 1 до 5мкм Цей винахід виходить з дивного висновку, що додавання невеликих кількостей тальку (менш за 1 ваг частину на 100 ваг частин поліетилену високої ЩІЛЬНОСТІ) забезпечує отримання композицій, що дозволяють виробляти деталі, зокрема, труби з істотно поліпшеною СТІЙКІСТЮ до текучості без погіршання інших механічних властивостей вказаних деталей, зокрема, СТІЙКОСТІ ДО ПОВІЛЬНОГО розтріскування («Stress cracking» або ESCR) Вже отримані цікаві результати з такою малою КІЛЬКІСТЮ тальку як 0,01 ваг частина на 100 ваг частин поліетилену Частіше за все використовують тальк в КІЛЬКОСТІ не менш за 0,03 ваг, частин Взагалі, ця КІЛЬКІСТЬ не перевищує 0,5 ваг частини ВІДМІННІ результати отримують з КІЛЬКІСТЮ та льку від 0,05 ваг до 0,25 ваг частин на 100 ваг частин поліетилену Під поліетиленом розуміють, відносно цього винаходу, як етиленові гомополімери, так і сополімери етилену з одним або декількома мономерами і їх суміші Серед придатних сомономерів можна назвати ЛІНІЙНІ або розгалужені олефіни, що вміщують від 3 до 8 атомів вуглецю, наприклад, бутен, гексен і 4-метилпентен, а також диолефіни, що включають від 4 до 18 атомів вуглецю, зокрема, 4-винилциклогексен, дициклопентадіен, 1,3бутадіен і т д Перевага віддається сомономерам бутена і гексена Загальний вміст сомономера(ів) у сополімері етилену складає щонайменше 0,01 молярного %, найчастіше за все щонайменше 0,05 молярного % Загальний вміст сомономера(ів) не перевищує 10 молярних %, найчастіше за все - 5 молярних % Хороші результати отримують з етиленовими сополімерами, що містять загалом від 0,5 до 5 молярних % і, зокрема, від 0,3 до 2 молярних % бутену і/або гексену Як приклади етиленових сополімерів, що переважно використовуються в композиціях згідно з винаходом, можна назвати статистичні со- і терполімери етилену і бутєну і/або гексену або сополімери з бімодальним розподілом молекулярної маси, що отримуються послідовною по лімеризацією сумішей етилену і бутену і/або гексену Сополімери з бімодальним розподілом, отримані послідовною полімеризацією етилену і суміші етилену і бутену підходить найкраще Краще використати поліетилен із стандартною об'ємною масою, визначеною вище, щонайменше рівною 943кг/м3 і, зокрема, рівною щонайменше 946кг/м3 Стандартна об'ємна маса не перевищує 960кг/м31 ще точніше за-955кг/м3 Частіше за все поліетилен, що використовується в композиції згідно з винаходом, відрізняється, крім всього, показником текучості, виміряним при 190°С під навантаженням 5кг за нормою ISO 1133 (1991) щонайменше 0,07г/10 хв , особливо часто - щонайменше 0,1г/10хв Показник текучості не перевищує 5г/10 хв , частіше за все не перевищує 2г/10 хв Крім тальку, композиція згідно із цим винаходом може вміщувать такі звичайні в етиленових полімерах домішки, як стабілізатори наприклад, антикислотні, антиоксиданти і/або анти-УФ) і ДОПОМІЖНІ технологічні агенти («processing aid») Вміст В КОМПОЗИЦІЇ кожної з цих домішок складає менш за 1%, переважно, менш за 0,5% ваги Композиція по винаходу може вміщувать також пігменти Частіше за все вміст пігментів не перевищує за 5% від ваги композиції і точніше за 3% Композиція ЗГІДНО З винаходом вміщує не менше за 94%, переважно, не менше 96 ваг % поліетилену Технологія отримання композиції згідно з винаходом не потребує суворого дотримання Вона може бути отримана будь-яким відомим адекватним способом Наприклад, можна впровадити тальк в поліетилен одночасно із звичайними домішками у вигляді порошкоподібної суміші Кращий альтернативний спосіб полягає втому, щоб змішати поліетилен із тальком і звичайними домішками при кімнатній температурі і змішати їх потім при температурі, що перевищує температуру плавлення поліетилену, наприклад, в механічному змішувачі або екструдері, Також можливо спочатку приготувати основну суміш, що включає першу фракцію поліетилену, тальк і звичайні домішки, які визначені вище, при цьому ця основна суміш збагачена тальком Вміст тальку у вказаній суміші складає від 0,5 до 5 ваг %, переважно, від 0,5 до 2 ваг % і, зокрема, від 0,75 до 1 ваг % Цю основну суміш змішують потім з фракцією поліетилену, що залишилася Такі способи дозволяють отримати композицію у вигляді порошку, яку можна потім піддати грануляції для отримання гранульованої композиції Такі гранули можна отримати шляхом екструзії композиції, нарізуючи на гранули композицію, що виходить з екструдеру Спосіб грануляції* можна здійсниш, завантажуючи в екструдер зазделепдь приготовану суміш поліетилену з тальком (і, МОЖЛИВО, звичайними домішками) і отримуючи на виході з апарат гранули цієї суміші Один з варіантів способу грануляції полягає втому, що в екструдер завантажують головну суміш, як вона визначена вище, і фракцію поліетилену, що залишилася Перевага віддається композиціям в формі екструдованих гранул Композиція ЗГІДНО З винаходом мас стандартну 59355 об'ємну масу (визначену так, як вказано вище) більше 940кг/м3, частіше за все не менш за 945кг/м3 ще точніше, не менш за 947кг/м3 Взагалі, стандартна об'ємна маса композиції не перевищує 970кг/м3, ще точніше -965кг/м3 Показник текучості композиції згідно з винаходом, який визначен при 190°С під навантаженням 5кг ВІДПОВІДНО до норми ISO 1133 (1991) дорівнює щонайменше 0,07г/10 хв , частіше за все -не менш за 0,1г/10хв В цілому показник текучості по перевищує 5г/10 хв , частіше за все - 2г/10 хв Використання розплавленої композиції згідно з винаходом приводить до отримання деталей з помітно поліпшеною СТІЙКІСТЮ до текучості в порівнянні з аналогічними композиціями, що не містять тальк Композицію ЗГІДНО З винаходом можна використати в усіх звичайних способах виготовлення деталей з поліетилену, таких як екструзія, екструзія видування, екструзія - термоформування і лиття під тиском членувань для труб Особливо добро вона підходить для екструзії труб, зокрема, труб для транспортування рідин під тиском, наприклад, транспортування під тиском газу і води ВІДПОВІДНО, цей винахід стосується також способу виробництва деталей з композиції згідно з винаходом Зокрема, винахід стосується способу виробництва членувань для труб шляхом лиття під тиском композиції згідно з винаходом Лиття під тиском композиції згідно з винаходом здійснюється на стандартному обладнанні і в стандартних умовах лиття під тиском композицій на основі етиленових полімерів при температурі, переважно, біля 240-280°С Винахід також стосується способу екструзії труб, зокрема, труб для транспортування рідин, зокрема, рідин під тиском Екструзія композицій згідно з винаходом, ереважно, у вигляді екструдованих гранул, здійснюється на стандартному обладнанні і в стандартних умовах для композицій на основі етиленових полімерів, добре знайомих технологам, при температурі біля 185-210°С Винахід також стосується деталей з композиції згідно з винаходом, і зокрема, членувань для труб, отриманих литтям під тиском композиції, і самих труб, отриманих екструзією композиції Зокрема, винахід стосується труб для транспортування рідин, зокрема, рідин під тиском, які формувалися шляхом екструзії композиції згідно з винаходом Окрім істотно поліпшеної СТІЙКОСТІ до гідростатичного тиску, чи СТІЙКОСТІ до текучості, труби, виготовлені за допомогою композиції згідно з винаходом, мають дуже хорошу СТІЙКІСТЬ ДО ПОВІЛЬНОГО розтріскування (stress-cracking) Наступний приклад ілюструє винахід Значення символів (як і в порівняльному прикладі), що використовуються в цьому прикладі, одиниці вимірювання вказаних величин і методи вимірювання цих величин пояснені нижче MVS - стандартна об'ємна маса, яка виміряна при 23°С згідно з нормою ASTM D 792 МІ_5 - показник текучості, який виміряний при 190°С під навантаженням 5кг згідно з нормою ISO 1133(1991) t-стійкість до текучості, яка виражена в показниках часу розриву та текучості, яка виражена в показниках часу розриву та виміряна згідно з нор мою ISO 1167 (1996) при 20°С на трубі з діаметром 50мм і товщиною Змм під тиском 12,4Мпа по обводу труби ESCR - СТІЙКІСТЬ до повільного розтріскування, яка виражена в показниках часу розриву, виміряна на трубі з надрізом, зробленим згідно з методом, який описан в нормі ISO F/DIS 13479 (1996) при 80°С на трубі з діаметром 110мм і товщиною 10мм під тиском 4,6МПа RCP - СТІЙКІСТЬ до швидкого розтріскування, виміряна при температурі -15°С згідно з методикою S4, яка описана в нормі ISO F/DIS 13477 (1996), на трубі діаметром 110мм і товщиною 10мм Приклад 1 Була отримана композиція, що містить на 1кг композиції наступні інгредієнти - 989,9г сополімеру етилену, який має бімодальний розподіл молекулярної маси, а також МІ5=0,45г/10хв і MVS=948,5Kr/M3 Цей сополімер включає 50ваг % гомополімеру етилену і 50ваг % сополімеру етилену і бутену, який має 1 молярний% мономерної одиниці -похідного 1-бутену, - 4,6г суміші синього, чорного і білого пігментів, - 2,5г антиоксиданту, -1 г стеарату кальцію, -1 г анти-УФ-агенту і -1 г тальку STEAM1С® OOS (LUZENAC) Цей тальк має пластинчату структуру Він складається з часток діаметром від 0,3 до Юмкм, середній гранулометричний склад дорівнює 1,8мкм Ця композиція була гранульована при температурі 210°С в екструдері-грануляторі ZSK 40 (випускається компанією Weruer & Pfleiderer) Отримані гранули мали МІ5=0,44г/10хв і М\ЛЗ=51,9кг/м3 Труби були потім виготовлені шляхом екструзії цих гранул в екструдері одновинтового типу (тип Battenfeld) при 190°С Механічні властивості, були виміряні на вказаних трубах, наведені в таблиці 1 Порівняльний приклад Була отримана композиція, ідентична композиції з прикладом 1, але що не містить тальк Ця композиція була гранульована, і труби були виготовлені в тих же умовах, як і в прикладі 1 Гранули мали МІ5=0,43г/10хв і М\/Э=951,4кг/м3 Механічні властивості, які виміряні на вказаних трубах, наведені в таблиці 1 Таблиця Приклад 1 t (години) ESCR (години) RCP (бари) Порівняльний приклад (композиція без талька) 342 134 >2500 >2500 2-3 2-3 Ці дослідження показують, що композиція прикладу 1, що містить невелику КІЛЬКІСТЬ тальку, дозволяє виготовляти труби, що мають істотно поліпшену, у порівнянні в з композицією, що не містить тальк .СТІЙКІСТЬ ДО гідростатичного тиску (СТІЙКІСТЬ ДО текучості) 59355 Комп'ютерна верстка Е Ярославцева Підписано до друку 06 10 2003 Тираж 39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна