[發明專利]偏心聚烯烴管

在審

• 申請號: 201680006848.2
• 申請日: 2016-03-02
• 公開（公告）號: CN107208827A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: S·德韋吉;A·斯滕斯特倫
• 申請（專利權）人: 阿布扎比聚合物有限責任公司(博祿);北歐化工公司
• 主分類號: F16L9/00
• 分類號: F16L9/00;F16L9/12
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司31300
• 代理人: 湯國華

技術領域

本發明涉及一種偏心聚合物管，適用于輸送流體，特別適用于輸送加壓流體。本發明還涉及一種用于生產偏心聚合物管的方法。

背景技術

聚合物管如聚烯烴管特別適用于輸送流體。管內的流體產生內部壓力，這導致管壁上的環向應力。因此，管必須被設計成能承受存在的環向應力。

進一步地，所輸送的流體可以具有不同的溫度，通常在約0℃至約50℃的溫度范圍內。這樣的壓力管可以由聚烯烴塑料如中密度聚乙烯(MDPE；密度：0.930-0.942g/cm³)，高密度聚乙烯(HDPE；密度：0.945-0.965g/cm³)和聚丙烯(PP；密度：0.890-0.915g/cm³)制成。在本文中，術語“壓力管”是指在使用時經受正壓力(即管內的壓力高于管外的壓力)的管。

聚合物管通常通過擠出制造，或從更小的程度上來說，通過注射成型制造。通過擠出或注射成型制造的這種常規聚合物管的性能對許多用途來說是充足的，但仍可以期望提高的性能，例如需要高耐壓性的應用，即能承受長時間和/或短時間的內部流體壓力的管。當考慮到在管道中輸送的流體如自來水或天然氣經常被加壓并且具有不同溫度(通常在0℃至50℃的范圍內)，顯而易見，該管必須滿足苛刻的要求。

特別是耐內部壓力(也表示為靜水壓力)性能，即耐周向負荷性能是重要的。

聚合物材料的耐內部壓力性能取決于許多形態性質，如密度，結晶度，共聚單體的類型，共聚單體含量，分子量和分子量分布和模態。這些材料特性對塑料管的耐靜水壓力性能的影響在文獻中和在行業中是公知的。

發明內容

然而，耐內部壓力性能仍可以改進。現已發現，在所述管具有偏心形狀/尺寸的情況下，耐內部壓力性能可以提高。

因此，本發明提供了具有至少0.03的相對偏心率(相對偏心率)的聚合物管，其中相對偏心率(e_r)按如下定義：

其中，

S_max是管的最大壁厚；和

S_min是管的最小壁厚。

相對偏心率(e_r)按如下計算。

其中，

E是管的偏心率，

S_av是管的平均壁厚。

偏心率(E)按如下計算：

S_max和S_min如上述式(I)中所定義。

管的平均壁厚按如下計算。

其中，

S_av是管的平均壁厚；和

S_max和S_min如上述式(I)中所定義。

通過組合等式(II)至(IV)得到式(I)。

已經令人驚訝地發現，在管具有至少0.03的偏心率的情況下，與具有同心壁厚、在其它條件相同下由相同的材料制成的的管相比，其耐內部壓力性能顯著改善。因此，使用相同的材料可以形成具有更高穩定性的管。此外，根據本發明的管的內徑(直徑)與相應的同心管保持相同，即，流量是相同的。此外，外徑(直徑)也與相應的同心管相同。因此，用于同心管的管加工設備同樣可以使用，即不需要投資額外的設備。只需要確保的是，管被焊接在一起，使得焊接在一起的兩個連續管的內輪廓一致。然而，這可以通過在管上提供適當的標記很容易地完成。

在根據本發明的管上進行XRD測定，發現在根據本發明的偏心管中，聚合物分子的周向取向，與具有均勻壁厚的類似管相比大的多。

在常規管加工過程中，軸向取向由于加工性質而存在，其在縱向上賦予改善的機械性能，如拉伸性和夏比(Charpy)性能。目前沒有關于由于標準加工方法而獲得周向取向的報道。為增加塑料管的耐靜水壓力性能，早期的研究和加工設備被設計以獲得最終管產品上的周向取向。這些研究覆蓋旋轉模具/芯軸組具有周向表面取向(US 3404203，CN 101 337 425)或通過用一個復雜的過程擴大管的直徑來周向取向的后處理步驟(雙軸取向聚丙烯管：對耐沖擊性和耐靜水壓力性能的影響，Plastics，Rubber and Composites，35卷，第10期(2006年12月1日)，447-454頁)。因此，現有方法是麻煩的，并且需要特殊的設備和/或另外的工藝步驟，從而導致更高的成本。