Термоусаживающаяся многослойная адгезионная лента

Описывается термоусаживающаяся многослойная адгезионная лента, которая может быть использована для изоляции металлических поверхностей, а также нанесенных на металлическую поверхность изоляционных материалов, преимущественно, металлических труб и оболочек электрических кабелей, как при их изготовлении, так и при ремонте. Лента состоит, по меньшей мере, из радиационно модернизированной полимерной основы на основе полиолефинов, добавки, выбранной из группы, содержащей антиоксидант, стабилизатор или агент липкости, и адгезионного слоя на основе сополимера этилена и винилацетата, содержащего алюмосиликат и низкомолекулярный полимер на основе полиолефинов С₃-С₆. Технический результат состоит в повышении адгезии в местах соединения ленты внахлест и механической прочности получаемого покрытия. 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 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, алюмосиликат, низкомолекулярный полимер на основе полиолефинов С₃-С₆ и добавку, выбранную из группы, содержащей антиоксидант, стабилизатор или агент липкости, при следующем соотношении компонентов (мас.%):

алюмосиликат	3-13
низкомолекулярный полимер
на основе олефинов С3-С6	18-32
добавка	3-11
сополимер этилена и винилацетата	остальное.

В предпочтительном варианте полимерная основа выполнена из полиэтилена или полипропилена. В некоторых случаях на адгезионный слой может быть дополнительно нанесен праймер, предпочтительно, кремнийорганический типа ЭДП. В качестве добавки применяют вещества, используемые в производстве полимерных материалов в качестве стабилизаторов, антиоксидантов, а также повышающих адгезию.

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 качестве низкомолекулярных сополимеров на основе полиолефинов C₃-C₆ используют, например, различные сополимеры пропилена и изобутилена с различным содержанием мономерных звеньев.

В дальнейшем сущность изобретения будет рассмотрена с использованием примеров реализации.

1. Полимерная лента выполнена из полиэтилена низкого давления, в частности, марки 273-83 и обработана с использованием ускорителя электронов ЭЛВ-3 с дозой облучения 18,1 Мрад. Наносимый клей-адгезив содержит тальк в качестве алюмосиликата, низкомолекулярный сополимер пропилена и бутилена, например, марки ЕМА, N-фенил-β-нафтиламин в качестве добавки - антиоксидант, сополимер этилена и винилацетата, например, марки 118-211 при следующем соотношении компонентов (мас.%):

алюмосиликат	10
низкомолекулярный полимер	20
добавка	5
сополимер этилена и винилацетата	65

Полученная термоусаживающая адгезионная лента при испытаниях показала следующие результаты:

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

к стали	82
к полиэтилену	79
к облученному полиэтилену	84

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) 52°С.

г). Температура нанесения на твердую основу (сталь) 72°С.

д). Механическая прочность 12,4 МПа при >300%-ном удлинении.

2. Полимерная лента выполнена из полиэтилена высокого давления (ГОСТ 11262-80) и обработана с использованием ускорителя электронов ЭЛВ-4 с дозой облучения 19,3 Мрад. Наносимый клей-адгезив содержит цеолит в качестве алюмосиликата, низкомолекулярный сополимер пропилена и изобутилена, например, марки ЕМА, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол в качестве добавки - стабилизатор и сополимер этилена и винилацетата марки 11808 при следующем соотношении компонентов (мас.%):

алюмосиликат	11
низкомолекулярный полимер	23
добавка	6
сополимер этилена и винилацетата	60

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	80
к облученному полиэтилену	86

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 30.

в). Температура расплава (полимеризации) 54°С.

г). Температура нанесения на твердую основу (сталь) 73°С.

д). Механическая прочность 14,3 МПа при >300%-ном удлинении.

3. Полимерная лента выполнена из полипропилена (фракции БИФ) и обработана с использованием ускорителя электронов ЭЛВ-4 с дозой облучения 19,8 Мрад. Наносимый клей-адгезив содержит биотит в качестве алюмосиликата, низкомолекулярный гомополимер изобутилена марки П-20, в качестве добавки - агент липкости - глицериновый эфир канифоли, модифицированной фумаровой кислотой, и сополимер этилена и винилацетата марки 11306-075 при следующем соотношении компонентов (мас.%):

алюмосиликат	10
низкомолекулярный полимер	22
добавка	8
сополимер этилена и винилацетата	60

Полученная термоусаживающая адгезионная лента при испытаниях показала следующие результаты:

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

к стали	86
к полиэтилену	78
к облученному полиэтилену	80

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 28.

в). Температура расплава (полимеризации) 56°С.

г). Температура нанесения на твердую основу (сталь) 75°С.

д). Механическая прочность 13,1 МПа при >300%-ном удлинении.

4. Полимерная лента выполнена из полиэтилена низкого давления марки 273-83 и обработана с использованием ускорителя электронов ЭЛВ-3 с дозой облучения 15,8 Мрад. Наносимый клей-адгезив содержит тальк в качестве алюмосиликата, низкомолекулярный сополимер пропилена и изобутилена, например, марки ЕМА, N-фенил-β-нафтиламин в качестве добавки - антиоксидант и сополимер этилена и винилацетата типа 11306-075 при следующем соотношении компонентов (мас.%):

алюмосиликат	20
низкомолекулярный полимер	21
добавка	3
сополимер этилена и винилацетата	56

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	55
к облученному полиэтилену	56

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) 87°С.

г). Температура нанесения на твердую основу (сталь) 98°С.

д). Механическую прочность 9,4 МПа при >300%-ном удлинении.

Данный состав не позволяет достичь указанного технического результата.

5. Полимерная лента выполнена из полиэтилена высокого давления (ГОСТ 11262-80) и обработана с использованием ускорителя электронов ЭЛВ-3 с дозой облучения 22,2 Мрад. Наносимый клей-адгезив содержит цеолит в качестве алюмосиликата, низкомолекулярный сополимер пропилена и изобутилена марки ЕМА, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол в качестве добавки - стабилизатор и сополимер этилена и винилацетата марки 11808 при следующем соотношении компонентов (мас.%):

алюмосиликат	4
низкомолекулярный полимер	33
добавка	11
сополимер этилена и винилацетата	52

Полученная термоусаживающая адгезионная лента при испытаниях показала следующие результаты:

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

к стали	46
к полиэтилену	49
к облученному полиэтилену	48

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) 82°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.

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, добавки и адгезионного слоя на основе сополимера этилена и винилацетата, отличающаяся тем, что адгезионный слой дополнительно содержит алюмосиликат и низкомолекулярный полимер на основе полиолефинов С₃-С₆, при этом используют добавку, выбранную из группы, содержащей антиоксидант, стабилизатор или агент липкости, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюмосиликат	3-13
Низкомолекулярный полимер
на основе олефинов С3-С6	18-32
Добавка	3-11
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.