多层管转让专利
申请号 : CN201280066184.0
文献号 : CN104093557B
文献日 : 2016-10-12
发明人 : J·阿克曼 , A·F·C·坎特斯
申请人 : 韦文有限公司
摘要 :
一种多层管，所述多层管包括内层、径向地位于所述内层外部的中间层和径向地位于所述中间层外部的外层，其中所述内层和外层包括聚烯烃并且所述中间层包括填充有添加剂的聚烯烃，并且所述中间层中的所述添加剂相对于所述中间层的重量的浓度小于10wt％，并且其中所述中间层的层厚度使得所述管具有5×10‑5(℃)‑1或更低的热膨胀系数。
权利要求 :
1.一种多层管，所述多层管包括内层、径向地位于所述内层外部的中间层和径向地位于所述中间层外部的外层，其中所述内层和外层包括聚烯烃并且所述中间层包括填充有添加剂的聚烯烃，并且所述中间层中的所述添加剂相对于所述中间层的重量的浓度小于
10wt％，并且其中所述中间层的层厚度使得所述管具有5×10-5(℃)-1或更低的热膨胀系数。
2.根据权利要求1所述的多层管，其中，所述中间层填充有8wt％的所述添加剂。
3.根据权利要求1或2所述的多层管，其中，所述管具有4.5×10-5(℃)-1或更低的热膨胀系数。
4.根据权利要求1或2所述的多层管，其中，所述添加剂的热膨胀系数是所述中间层的聚烯烃的热膨胀系数的5％或更小。
5.根据权利要求1或2所述的多层管，其中，所述中间层的厚度为所述内层和所述外层的厚度的至少1.3倍。
6.根据权利要求5所述的多层管，其中，所述中间层的厚度为所述内层和所述外层的厚度的至少2倍。
7.根据权利要求6所述的多层管，其中，所述中间层的厚度为所述内层和所述外层的厚度的至少3倍。
8.根据权利要求1或2所述的多层管，其中，所述添加剂包括玻璃和/或玄武岩。
9.根据权利要求1或2所述的多层管，其中，所述添加剂包括纤维，所述纤维具有从2mm到6mm的长度。
10.根据权利要求9所述的多层管，其中，所述纤维具有3.2mm的长度。
11.根据权利要求1或2所述的多层管，其中，所述聚烯烃包括聚丙烯。
12.根据权利要求11所述的多层管，其中，所述聚丙烯是PPR。
13.根据权利要求1或2所述的多层管，其中，所述添加剂相对于整个管的浓度是至少
5.5wt％。
14.根据权利要求13所述的多层管，其中，所述添加剂相对于整个管的浓度是6.7wt％。
15.根据权利要求1或2所述的多层管，其中，所述内层、中间层和外层的厚度比率是10:
80:10。
说明书 :
多层管
技术领域
[0001] 本发明涉及一种多层管。具体地但不排他地，本发明涉及一种用于热的或冷的流体运输系统的多层管，所述流体运输系统诸如加热或冷却系统或水供应装置。
背景技术
[0002] 通常，用于这种应用的管经常由金属制成，但采用金属管遇到许多问题，诸如腐蚀、化学反应和缺乏柔性。金属管也可能是昂贵的并且制造起来效率低。
[0003] 为了克服金属的缺点，已知由多种塑性材料制造管。然而，虽然塑料管提供优于金属管的某些改进，但相比之下它们也可能是相对薄弱的。在某些操作环境中，当管遭受轴向载荷、系统加压或诸如喷射或冲洗的处理过程时，这种薄弱可能导致损坏和/或系统失效。
[0004] 因此，已经开发多层管以试图解决与金属管和塑料管相关的问题。典型地，这种管由铝层被夹在其间的两层聚烯烃制成。多种塑性材料被用作聚烯烃，尤其是PE或PP(包括所有变体，诸如：PPH＝均聚物，PPR＝随机，PPC＝共聚物，PPRCT＝晶体的、耐热的)。铝层主要用于改善管的结构完整性并且增强其热稳定性(通过最小化热膨胀)。铝层的缺点是，在管的连结(典型地通过焊接接头)期间它可能变得暴露。这种暴露可能对于该管来说结构上是有害的且/或污染被运输的流体，并且因此应当防止它。这对接头和/或焊接过程强加特别的要求。
发明内容
[0005] 本发明旨在提供一种多层管，该多层管克服现有技术的上述缺点。
[0006] 因此，本发明提供一种多层管，所述多层管包括内层、径向地位于所述内层外部的中间层和径向地位于所述中间层外部的外层，其中所述内层和外层包括聚烯烃并且所述中间层包括填充有添加剂的聚烯烃，并且所述中间层中的所述添加剂相对于所述中间层的重量的浓度小于10wt％，并且其中所述中间层的层厚度使得所述管具有5×10-5或更低的热膨胀系数。
[0007] 所述中间层可以填充有8wt％的所述添加剂。
[0008] 所述管可以具有4.5×10-5(℃)-1或更低的热膨胀系数。
[0009] 所述添加剂的热膨胀系数可以是所述中间层的聚烯烃的热膨胀系数的5％或更小。
[0010] 所述中间层的厚度可以为所述内层和所述外层的厚度的至少1.3倍。
[0011] 所述中间层的厚度可以为所述内层和外层的厚度的至少2倍。
[0012] 所述中间层的厚度可以为所述内层和外层的厚度的至少3倍。
[0013] 所述添加剂可以包括玻璃和/或玄武岩。
[0014] 所述添加剂可以包括纤维，所述纤维具有从2到6mm的长度。这些纤维可以具有3.2mm的长度。
[0015] 所述添加剂可以包括纤维，所述纤维具有从5到25μm的直径。具体地，所述纤维可以具有从10到15μm，例如13μm的直径。
[0016] 所述聚烯烃可以包括聚丙烯，所述聚丙烯可以是PPR。
[0017] 添加剂相对于整个管的浓度可以是至少5.5wt％，例如6.7wt％。
[0018] 所述管的各层可以具有大的厚度比率，其中内层、中间层和外层的厚度比率可以是10:80:10。
附图说明
[0019] 现在将参考附图描述本发明的实施例，其中：
[0020] 图1是根据本发明的管的端部区域的透视图；
[0021] 图2是穿过图1的管的部分横截面。
具体实施方式
[0022] 如图1和2中所示，本发明的第一实施例呈现管1的形式。该管包括内层10、外层30和中间层20。中间层20位于内层10的径向外表面上。外层30位于中间层20的径向外表面上。虽然仅仅一个中间层存在于这个实施例中，但本发明不受如此限制，并且一个或更多个中间层可以替代地位于内层和外层之间。
[0023] 内层10由PPR形成。虽然对于大部分可能应用PPR被认为是特别合适的材料，但可以使用替代的聚烯烃，例如聚乙烯，诸如PE-RT或交联聚乙烯。
[0024] 外层30由PPR形成。所用的材料理想地但不必然地相同于用于内层10的材料。
[0025] 中间层由填充有添加剂的PPR形成。在这个具体实施例中，添加剂是玻璃，虽然本发明不受如此限制并且其它实施例将包括替代的添加剂，诸如玄武岩、合成纤维(例如，碳)、木质纤维或黄麻纤维。再次，在替代实施例中，PPR可以被替代的材料取代，诸如聚乙烯。理想地但不是必然地，这个材料可以相同于用于内层10的材料。
[0026] 一般来说，填充材料应当具有中间层的聚烯烃的热膨胀系数的5％或更小的热膨胀系数(CLTE)。基于这种考虑，合适的聚烯烃材料和填充材料的非限制性例子如下：
[0027]
[0028]
[0029] 中间层20为管1提供强度、结构完整性和温度抗性。内层10防止被运输的流体和中间层20之间的直接接触并且提高管1的冲击强度。外层30保护中间层20并且提高管1的冲击强度。
[0030] 中间层20中的玻璃的含量应当相对于中间层20的重量小于10wt％。特别优选的是，中间层20中的玻璃的浓度为大约8％。在这个特别实施例中，该浓度为8.3％。
[0031] 表I：破裂压力结果3.5MPa和95C
[0032] 所有管具有6.7％的玻璃纤维(GF)含量
[0033]内-中间-外层比率 中间层GF含量 平均失效时间
40-20-40 30％ 266h
37–26-37 25％ 307h
33–33-33 20％ 422h
28–44-28 15％ 503h
17-66-17 10％ 537h
40-20-40 30％ 266h
37–26-37 25％ 307h
33–33-33 20％ 422h
28–44-28 15％ 503h
17-66-17 10％ 537h
[0034] 表II：破裂压力结果3.5MPa和95C
[0035]管道中的GF含量 层厚度比率 中间层GF含量 平均失效时间
0％ 100 0％ 1025h
2％ 45–10-45 20％ 1178h
2％ 40–20–40 10％ 1184h
2％ 30–40-30 5％ 1358h
4％ 40–20-40 20％ 724h
4％ 30–40-30 10％ 998h
4％ 10–80-10 5％ 1573h
8％ 30–40–30 20％ 118h
8％ 10–80-10 10％ 220h
0％ 100 0％ 1025h
2％ 45–10-45 20％ 1178h
2％ 40–20–40 10％ 1184h
2％ 30–40-30 5％ 1358h
4％ 40–20-40 20％ 724h
4％ 30–40-30 10％ 998h
4％ 10–80-10 5％ 1573h
8％ 30–40–30 20％ 118h
8％ 10–80-10 10％ 220h
[0036] 从该表可以认识到，中间层相对于内层和外层越厚，管显示越长的平均失效时间。
[0037] 上述浓度提供管1的总破裂压力强度的显著提高。其原因是，聚烯烃中包括填充材料会形成杂质，该杂质弱化聚烯烃的矩阵结构而不是加强它。通过将填料含量约束到10wt％以下，该杂质不再显著影响强度。
[0038] 层10、20、30的厚度将通过冲击测试和跌落测试被确定。
[0039] 在这个实施例中，中间层20的厚度为内层10的厚度的近似8倍。
[0040] 管的总CLTE近似为4.5×10-5(℃)-1。
[0041] 在这个实施例中三层的厚度比率为10:80:10。
[0042] 中间层20填充有8.3wt％玻璃纤维。管的总玻璃含量是6.6wt％。
[0043] 这个管在95℃具有大约4.3MPa的特别好的破裂压力强度。
[0044] 虽然外层30直接位于中间层20上，但这不是必要的，并且一个或更多个夹层可以位于外层和中间层之间。
[0045] 在这个实施例中部分地包括外层30以向管1的外表面提供更加视觉上且物理上可接受的最后加工。它也提高管的破裂压力并且促进配件焊接到管1。
[0046] 各层的相对厚度和中间层20中的填充材料的浓度可以以各种方式被调节并且仍然提供有利的结果，如低的热膨胀系数和好的流体力学强度。例如，总体上相对于管的添加剂的浓度可以高达6.7wt％。
[0047] 本领域技术人员参考上述实施例将想到许多另外变化和修改，上述实施例通过例子的方式被提供并且不意图限制如所附权利要求中阐述的本发明的范围。