專利名稱：增強(qiáng)塑料管道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及增強(qiáng)塑料管道，尤其涉及輸送天然氣的增強(qiáng)塑料管道。 相關(guān)技術(shù)描述
傳統(tǒng)的低壓天然氣管道一般由塑料材料，如高密度聚乙烯(HDPE), 制成。這類結(jié)構(gòu)用來在低壓下輸送天然氣，也用來輸送其它材料。此類 管道的最大爆破強(qiáng)度一般為約200 psi(1378 kPA)。
HDPE天然氣管道一般都埋在地下。在這種環(huán)境中，它們因來自巖 石、重型機(jī)械的刮擦或類似作用而可能發(fā)生斷裂。
最好提供耐斷裂并比傳統(tǒng)塑料管道有更高爆破強(qiáng)度的塑料管道結(jié) 構(gòu)。通過提高爆破強(qiáng)度，就能在更高壓力下安全地輸送天然氣，從而降 低輸送成本。最好還以最少的成本增加來提供這類增強(qiáng)管道。
發(fā)明概述
按照本發(fā)明，要提供下述分配天然氣的管道，它包含
(a) 塑料管道，該管道有一個內(nèi)表面和一個外表面，內(nèi)表面限定從中 輸送天然氣的通道，和
(b) 覆蓋管道的至少部分外表面并在至少部分管道周圍形成套管的 織物，該織物包含高韌度聚烯烴纖維，因而該管道耐沖擊并具有更高的 爆破強(qiáng)度。
按照本發(fā)明還要提供下述分配天然氣的管道，它包含
(a) 塑料管道，該管道有一個內(nèi)表面和一個外表面，內(nèi)表面限定從中 輸送天然氣的通道，和
(b) 以螺旋方式覆蓋管道的至少部分外表面并在至少部分管道周圍 形成套管的非織造織物，該套管在管道上可移動。該織物包含高韌度聚 烯烴纖維，因而該管道耐沖擊并具有更高的爆破強(qiáng)度。
按照本發(fā)明還要提供下述分配天然氣的管道，它包含 (a)塑料管道，該管道有一個內(nèi)表面和一個外表面，內(nèi)表面限定從中輸送天然氣的通道，和
(b)以螺旋方式覆蓋管道的至少部分外表面并在至少部分管道周圍 形成套管的織造織物，該織造織物包含高韌度聚烯烴纖維，因而該管道 耐沖擊并具有更高的爆破強(qiáng)度。
此外，按照本發(fā)明，還要提供從管道中輸送天然氣的方法，該方法
包含利用包含下列部件的結(jié)構(gòu)作為管道
(a) 由高密度聚乙烯制成的塑料管道，該管道有一個內(nèi)表面和一個外 表面，內(nèi)表面限定從中輸送天然氣的通道，和
(b) 覆蓋管道的至少部分外表面并在至少部分管道周圍形成套管的 織物，該織物包含高韌度聚烯烴纖維。
因此本發(fā)明提供更好的天然氣分配管道，它具有更好的耐磨性并具 有更高的爆破強(qiáng)度。在覆蓋塑料管道外表面的織物中使用高韌度聚烯烴 纖維提供更好的保護(hù)和爆破強(qiáng)度而不會明顯增加管道重量或制造成本。
因此這種管道以較低的成本獲得優(yōu)良的增強(qiáng)性能。這種管道能用來在低 壓或在較高壓力下分配天然氣。
發(fā)明詳述
形成本發(fā)明結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的塑料管道由熱塑性材料制成。更優(yōu)選塑料管 道由高密度聚乙烯(HDPE)樹脂以已知方法制成。HDPE樹脂可以是均聚 物或與少量共聚單體，如丙烯、丁烯、己烯等的共聚物。管道優(yōu)選用已 知方法制成，如從圓柱狀口模在合適的熱和壓力下擠出。塑料管道優(yōu)選 具有圓截面，但也可用其它截面，而且是半-柔軟的。塑料管道的外表面 優(yōu)選是光滑的，但也可具有多個筋以提高其可彎曲性。制成時，管道有 一個內(nèi)表面，它限定管道從中輸送產(chǎn)品的內(nèi)部通道。這種塑料管道適合 于從通道中輸送天然氣。管道可具有任何合適的內(nèi)徑和厚度；典型直徑 包括4英寸(10.2 cm)、 12英寸(30.5 cm)和24英寸(61.0 cm)。
本發(fā)明包括覆蓋管道外表面的織物套管?？椢镉筛唔g度聚烯烴纖 維，優(yōu)選高韌度聚乙烯纖維和/或高韌度聚丙烯纖維制成。為本發(fā)明的目 的，纖維呈細(xì)長體，其長度尺寸遠(yuǎn)大于寬度和厚度上的橫向尺寸。因此， 術(shù)語纖維包括具有規(guī)或不規(guī)則截面的單絲、復(fù)絲、帶、條、短纖維和其 它形式的短切或不連續(xù)纖維及類似物。術(shù)語"纖維"包括很多任何前述 纖維或它們的組合。紗線是由許多纖維或單絲組成的連續(xù)絲束。如本文所用，術(shù)語"高韌度"是指其韌度等于或大于約7 g/d的纖
維。優(yōu)選這些纖維的起始拉伸模量至少約150 g/d和斷裂能至少約8 J/g， 如按ASTMD2256所測。如本文所用，術(shù)語"起始拉伸模量"、"拉伸 模量"和"模量"是指按ASTM2256對紗線和按ASTMD638對彈性體 或基體材料所測定的模量。
適用于本發(fā)明的纖維的截面可以變化很大。它們的截面可以是圓 形、平板形或扁長形。它們也可以具有帶一個或多個從單絲的線性或縱 向軸突出的規(guī)則或不規(guī)則凸起的不規(guī)則或規(guī)則多凸起截面。尤其優(yōu)選纖 維呈基本圓形、平板形或扁長形截面，最優(yōu)選纖維具有基本圓形截面。
纖維可具有任何合適的旦數(shù)，例如，約50 約3000旦，更優(yōu)選約 200 ~約5000旦，又更優(yōu)選約650 ~約3000旦，以及最優(yōu)選約800 ~約 1500旦。
本發(fā)明的織物可以呈織造、編結(jié)或非織造織物形式，由高韌度聚烯 烴纖維，最優(yōu)選高韌度伸展鏈聚乙烯纖維制成。優(yōu)選織物內(nèi)至少約 50wty。纖維是這類高韌度纖維，更優(yōu)選織物內(nèi)至少約75樹％纖維是這類 高韌度纖維，以及最優(yōu)選織物內(nèi)基本上所有的纖維都是這類高韌度纖 維，尤其當(dāng)織物是非織造織物時。當(dāng)織物是織造或編結(jié)織物時，優(yōu)選至 少約70wt。/。，更優(yōu)選至少約90 wt。/。纖維是高韌度聚烯烴纖維?？椢锝Y(jié) 構(gòu)內(nèi)的其它纖維可以是任何合適的熱塑性纖維，如聚酯或尼龍纖維?；?者，可以把非熱塑性纖維與高韌度聚烯烴纖維一起用在織物內(nèi)。這類其 它纖維的實(shí)例包括金屬纖維、陶瓷纖維、玻璃纖維、石墨纖維等等。
紗線可以基本平行排列(單向排列)，或紗線也可以是加捻、包覆或 纏結(jié)的。本發(fā)明的織物可以用經(jīng)向和綿向上或在其它方向上具有不同纖 維的紗線織造。
當(dāng)織物是非織造織物時，最優(yōu)選織物內(nèi)幾乎所有的纖維都是高韋刃度 聚烯烴纖維。當(dāng)織物是織造織物時，優(yōu)選經(jīng)向的纖維是高韌度聚烯烴纖 維，最優(yōu)選高韌度伸展鏈聚乙烯纖維，而緯向上的纖維是聚酯纖維，更 優(yōu)選聚對苯二甲酸乙二酯纖維。
適用于本發(fā)明中所用織物的高強(qiáng)度纖維是高韌度聚烯烴纖維，包括 高韌度聚乙烯纖維和/或高韌度聚丙烯纖維。高韌度聚乙烯纖維是伸展鏈 聚乙烯纖維，也叫做高度取向高分子量聚乙烯纖維。
U.S.專利4,457,985 —般地討論了這類高分子量聚乙烯纖維和聚丙烯纖維，該專利的公開內(nèi)容引于此供參考，從而說明它與本文不是不一 致的。在聚乙烯纖維的情況下，適用的纖維是重均分子量至少約
150,000,優(yōu)選至少約1,000,000和更優(yōu)選約2,000，000~約5,000,000之
間的那些。這類高分子量聚乙烯纖維可以在溶液中紡絲(見u.s.專利
4,137,394和U.S.專利4,356,138)，或/人溶液紡成單絲以形成凝JI交結(jié)構(gòu)(見 U.S.專利4,413,110, German Off.3，004,699和GB專利2051667)，或聚乙 烯纖維可以用巻-拉法生產(chǎn)(見U.S.專利5,702,657)。如本文所用，術(shù)語聚 乙烯是指以線形聚乙烯為主的材料，可含少量支鏈或每100個主鏈碳原 子可含有不超過5個改性單元的共聚單體，也可混進(jìn)不超過約50 wt% 的一種或多種聚合物添加劑，如烯-l-聚合物，尤其低密度聚乙烯、聚丙 烯或聚丁烯、含單烯烴為主要單體的共聚物、氧化聚烯烴、接枝聚烯烴 共聚物和聚甲醛，或低分子量添加劑，如通常加入的抗氧化劑、潤滑劑、 防紫外線劑、著色劑等。
高韌度聚乙烯纖維有商品銷售并由Honeywell International Inc.of Moriistown， New Jersey,U.S.A以注冊商標(biāo)SPECTRA 出售。
取決于成形技術(shù)、拉伸比和溫度以及其它條件，可以使這些纖維具 有多項(xiàng)特性。聚乙烯纖維的韌度為至少約7g/d,優(yōu)選至少約15g/d，更 優(yōu)選至少約20g/d,又更優(yōu)選至少約25 g/d,以及最優(yōu)選至少約30g/d。 同樣，纖維的起始拉伸模量，如用Instron拉伸試驗(yàn)機(jī)測量，優(yōu)選為至少 約300 g/d，更優(yōu)選至少約500 g/d,又更優(yōu)選至少約1，000 g/d以及最優(yōu) 選至少約1,200 g/d。這些起始模量和韌度的最高值一般只能用溶液生長 法或凝膠紡絲法獲得。許多單絲的熔點(diǎn)都高于用來制造纖維的聚合物的 熔點(diǎn)。因此，例如，分子量約150,000、約1,000,000和約2,000，000的 塊狀高分子量聚乙烯的熔點(diǎn)一般為138°C。由這些材料制成的高度取向 的聚乙烯單絲的熔點(diǎn)高出約7°C ~約13°C。因此，熔點(diǎn)的略增反映單絲 的結(jié)晶完善性和比塊狀聚合物更高的結(jié)晶取向。
同樣，可以用重均分子量至少約200,000，優(yōu)選至少約1,000,000和 更優(yōu)選至少約2,000,000的高度取向高分子量聚丙烯纖維。這類伸展鏈 聚丙烯可以用以上提到的多篇參考文獻(xiàn)中所述的技術(shù)，尤其用U.S.專利 4，413，110中的技術(shù)，制成取向度甚高的單絲。由于聚丙烯是結(jié)晶性遠(yuǎn)小 于聚乙烯的材料且含有側(cè)甲基，所以用聚丙烯可達(dá)到的韌度值一般明顯 低于聚乙烯的相應(yīng)值。因此，適用韌度優(yōu)選為至少8g/d,更優(yōu)選至少約11 g/d。聚丙烯的起始拉伸^t量優(yōu)選為至少160 g/d，更優(yōu)選至少約200 g/d。聚丙烯的熔點(diǎn)一般用取向工藝增高數(shù)度，因而聚丙烯單絲的主熔點(diǎn) 優(yōu)選為至少168°C,更優(yōu)選至少170°C。上述參數(shù)的特定優(yōu)選范圍能有 利地使最終制品具有更好的性能。采用重均分子量至少約200，000和上 述參數(shù)(模量和韌度)優(yōu)選范圍的纖維能有利地使最終制品具有更好的性 能。
如上所述，高強(qiáng)度纖維可以呈織造、編結(jié)或非織造織物形式。 一種 優(yōu)選材料是由SPECTI^^伸展鏈聚乙烯纖維制成的織造織物。在一個實(shí) 施方案中，織物優(yōu)選在經(jīng)向和緯向上每英寸約15~約55根紗(每cm約 5.9~約21.6根紗)，更優(yōu)選每英寸約17 約45根紗(每cm約6.7 約17.7 根紗)。優(yōu)選每根紗約200 ~約1200旦。由此得到重量優(yōu)選約2 ~約15 盎司/碼2(約67.8 ~約508.6 g/m2),更優(yōu)選約5 ~約11盎司/碼2(約169.5 ~ 約373.0 g/m"的織造織物。這類織物的實(shí)例是命名為SPECTRA⑧織物型 902、 904、 952和960的那些。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，這里所 述的織物結(jié)構(gòu)僅是舉例，而無意用它們來限制本發(fā)明。
如果用織造織物，則它可具有任何織造樣式，包括平紋、斜紋、緞 紋、3維織造織物以及它們的^壬何變型。優(yōu)選平紋織物，更優(yōu)選經(jīng)線和 煒線數(shù)相等的平紋織物。織造織物可以用帶有或沒有樹脂基體的，如下 文關(guān)于非織造織物所討論。
高強(qiáng)度織物還可優(yōu)選呈非織造織物形式，如多層單向取向纖維，或 無序取向成氈的纖維，包埋在適當(dāng)?shù)臉渲w內(nèi)。優(yōu)選非織造織物由單 向取向的高韌度伸展鏈聚乙烯纖維制成。
在一個實(shí)施方案中，非織造織物由多層一層層單向取向纖維制成， 在其中， 一層內(nèi)的纖維在一個方向上延伸，而相鄰層的纖維在與第一層 內(nèi)的纖維成一定角度，如90°,的方向上延伸。當(dāng)各層都是單向取向纖 維時，相繼層優(yōu)選4皮此相對旋轉(zhuǎn)一定角度，例如，0790?；?7457907 457 0°,或其它角度。
用纖維的幾何參數(shù)來表征適用于本發(fā)明的非織造織物的幾何參數(shù) 很方便。 一種這樣的適用排列是纖維沿共同的纖維方向互相平行排列的 纖維層(稱做"單向排列纖維網(wǎng)")。這類單向排列纖維的相繼層可以相 對于前一層旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選復(fù)合材料的纖維層是正交層，即每一網(wǎng)層內(nèi)單向 纖維的纖維方向都相對于鄰層內(nèi)單向纖維的纖維方向旋轉(zhuǎn)。 一個例子是第二、第三、第四和第五層相對于笫一層轉(zhuǎn)過+45。、 -45。、 90。和0。的5 層結(jié)構(gòu)。另一個例子是以0。/90。鋪層的雙層結(jié)構(gòu)。這類旋轉(zhuǎn)的單向排列 已描述在，例如，U.S.專利4,457,985; 4，748,064; 4，916，000; 4,403,012; 4,623,574和4,737,402中。
用于單向取向纖維層的樹脂基體可以由很多具有所需特性的熱塑
性塑料，優(yōu)選彈性體材料制成。在一個實(shí)施方案中，這種基體內(nèi)所用的 彈性體材料的起始拉伸模量(彈性模量)等于或小于約6,000 psi (41.4 MPa),如按ASTMD638所測。更優(yōu)選彈性體的起始拉伸模量等于或小 于約2,400 psi(16.5 MPa)。最優(yōu)選彈性體材料的起始拉伸才莫
量等于或小于約1，200 psi(8.23 MPa)。這類樹脂材料一般都是熱塑 性的。
或者，也可選擇固化時具有高拉伸才莫量，如至少約1 x 106psi(6895 MPa)的樹脂基體。這類材料的實(shí)例已公開在，例如，U.S.專利6，642,159 中，其公開內(nèi)容明顯引于此供參考。
織物基體內(nèi)樹脂基體材料與纖維的比例優(yōu)選是織物基體總重量的 約1 wt。/。:約98 wt%,更優(yōu)選約5 wt。/。:約95 wt%,最優(yōu)選約5 wt。/。:約40 wt%。
可以用很多熱塑性材料作為樹脂基體。例如，可以用任何下列材料 聚丁二烯、聚異戊二烯、天然橡膠、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯
三元共聚物、聚硫、聚氨酯彈性體、氯磺化聚乙烯、聚氯丁二烯、用鄰 苯二甲酸二辛酯或本領(lǐng)域周知的其它增塑劑增塑的聚氯乙烯、丁二烯-丙烯腈彈性體、異丁烯-異戊二烯共聚物、聚丙烯酸酯、聚酯、聚醚、氟 彈性體、珪彈性體、熱塑性彈性體和乙烯的共聚物。
適用于高韌度聚烯烴纖維織物，尤其高韌度伸展鏈聚乙烯纖維織物 的一類優(yōu)選材料是共軛二烯與乙烯基芳族共聚物的嵌段共聚物。丁二烯 和異戊二烯是優(yōu)選的共輒二烯彈性體。苯乙烯、乙烯基甲苯和叔丁基苯
乙烯是優(yōu)選的共軛芳族單體。加進(jìn)聚異戊二烯的嵌段共聚物可以被氳化 而生成含有飽和烴彈性體嵌段的熱塑性彈性體。聚合物可以是簡單的 R-(BA) x(x=3 ~ 150)型三嵌段共聚物；其中A是由聚乙烯基芳族單體形 成的嵌段和B是由共軛雙烯彈性體形成的嵌段。優(yōu)選樹脂基體是柔性熱 塑性材料。優(yōu)選的樹脂基體是異戊二烯-笨乙烯-異戊二烯嵌段共聚物， 如可獲自Kraton Polymer LLC的Kraton⑧Dl 107異戊二烯-苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物。
一般，適用于此的非織造織物優(yōu)選形成如下首先構(gòu)成纖維網(wǎng)，然 后用基體組合物涂布該網(wǎng)。如本文所用，術(shù)語"涂布"廣義地用來描述
下述纖網(wǎng)在其中各纖維或者是基體組合物包圍纖維的連續(xù)層，或者是 基體組合物在纖維表面上的不連續(xù)層。在前一情況下，可以說纖維完全 被包埋在基體組合物內(nèi)。術(shù)語涂布和浸漬在本文中可互換地使用。非織 造織物可以用很多方法構(gòu)成。在優(yōu)選的單向排列織物的情況下，高韌度 單絲的紗線供自筒子架并被導(dǎo)引過導(dǎo)紗器和一個或多個伸幅桿進(jìn)入準(zhǔn) 直梳然后涂布上基體材料。準(zhǔn)直梳把單絲排在同 一平面內(nèi)并呈基本單向 形式。
高韌度織物可以涂布所選基體樹脂如下用已知方法把基體組合物 涂布到纖維上，然后固化該基體組合物/高韌度纖維。所謂"固化"是指 基體材料和纖網(wǎng)層被結(jié)合成單一整體層。固化可通過干燥、冷卻、加熱、
加壓或它們的組合而發(fā)生。例如，在單向非織造織物的情況下， 一項(xiàng)已 知的技術(shù)是讓來自筒子架的纖維通過并通過組合站而形成單向纖網(wǎng)。然 后把該纖網(wǎng)置于載體纖網(wǎng)上并在單向纖網(wǎng)上涂布樹脂，例如，用輥涂器 或類似工具的噴涂或浸涂法。然后讓已涂布纖維(單向帶)通過爐子以從 組合物內(nèi)蒸發(fā)去水或汽提去溶劑，然后巻繞在輥上。載體纖網(wǎng)可以在上 輥時從織物上剝?nèi)?，也可以在使用織物時剝?nèi)ァ?br> 在織造織物的情況下，可以對其進(jìn)行表面涂布或使之充分浸漬合適 的樹脂基體。例如，織造織物可以噴涂上樹脂基體或浸在含樹脂基體的 容器內(nèi)，然后除去水或溶劑。
織物套管優(yōu)選通過以螺旋方式把織物纏繞在管道外表面周圍而加 到塑料管道上。例如，可以首先用織物在一個方向上纏繞管道，然后在 相反方向上纏繞織物而搭接。當(dāng)在管道上纏繞織物時，各相繼層可以與 前一層搭接，例如，前一層寬度的約一半。當(dāng)以螺旋方式纏繞織物時， 優(yōu)選纏繞角為約40°~約60°。為達(dá)到最大爆^^強(qiáng)度，纏繞角應(yīng)為約57。。
織物套管優(yōu)選不與管道外表面粘結(jié)而僅包覆外表面，這樣它就可以 在外表面上自由移動?；蛘撸椢锾坠芤部梢杂煤线m的膠粘劑粘結(jié)在管 道外表面。可用于本發(fā)明的膠粘劑的實(shí)例包括熱塑性和熱固性膠粘劑， 不論樹脂或澆注薄膜形式。這類膠粘劑包括壓敏膠、高伸長率聚氨酯、 柔性環(huán)氧化物等等。為改進(jìn)織物與管道之間的粘結(jié)性，可以在織物結(jié)構(gòu)中包括一層或多 層塑料薄膜。例如，可以在面朝管道外表面的織物表面用塑料薄膜。任 何合適的薄膜都可用，例如，由聚烯烴制成的薄膜。這類薄膜的實(shí)例是
線形低密度聚乙烯(LLDPE)薄膜、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)薄膜、 聚酯薄膜、尼龍薄膜、聚碳酸酯薄膜等。優(yōu)選這類薄膜是LLDPE薄膜。 這類薄膜可具有任何所需的厚度。典型的厚度范圍是約0.1 ~約1.2 rml(2.5 30fim),更優(yōu)選約0.2 約1 mil(5 ~ 25 )um)以及最優(yōu)選約0.3 ~ 約0.5 mil(7.5~ 12.5 pm)。在一個實(shí)施方案中，LLDPE薄膜粘結(jié)在已涂 有樹脂基體的高韌度伸展鏈聚乙烯纖維的單向帶上。
由于本發(fā)明的織物套管由高韌度聚烯烴纖維制成，所以它們質(zhì)輕、 強(qiáng)、耐沖擊并對水惰性。它們大大提高了塑料管道的爆破強(qiáng)度且未明顯 增加結(jié)構(gòu)的重量或成本。
為了對本發(fā)明提供更完整的理解，給出下列非限定性實(shí)施例。為了 說明本發(fā)明原理而提到的具體技術(shù)、條件、材料、比例和報(bào)告的數(shù)據(jù)是 舉例性的，不應(yīng)被看作限制本發(fā)明的范圍。所有的百分?jǐn)?shù)都指重量，除 非另有說明。
實(shí)施例 實(shí)施例1
通過用高韌度伸展鏈聚乙烯織物螺旋地纏繞4英寸(10.2 cm)內(nèi)徑的 HDPE管道制成增強(qiáng)塑料管道。織物是由每英寸34根紗(每cm 13.4根紗) 的650旦Spectra 1000紗制成的單向帶。Spectra 1000紗是韌度為36 g/d 和起始拉伸模量為1175g/d的高韌度伸展鏈聚乙烯紗。制造單向帶的方 法是讓來自筒子架的8口￡(力3@纖維通過并通過組合站以形成單向纖網(wǎng)。 然后把該纖網(wǎng)放在載體纖網(wǎng)上并在單向纖網(wǎng)上涂布基體樹脂。樹脂基體 是熱塑性彈性體(可獲自Kraton Polymer LLC的Kraton Dl 107異戊二烯-苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚)。然后讓已涂布的纖網(wǎng)通過爐子以蒸發(fā)去溶 劑并繞在輥上，同時剝?nèi)ポd體纖網(wǎng)，制成管道增強(qiáng)劑。所得單向帶結(jié)構(gòu) 含有30 wt。/。彈性體樹脂基體。
4巴寬8.5英寸(21.6 cm)的單向帶非織造織物螺旋地纏繞在HDPE管 道周圍，相繼層與前一層搭接寬度的約一半。不用膠粘劑來粘結(jié)織物與 HDPE管道。纏繞角是57。以及織物先在一個方向上纏繞然后在反方向上纏繞。織物套管在管道上可移動。
試驗(yàn)該增強(qiáng)塑料管道的爆破強(qiáng)度和其它性能。發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)管道的爆破
強(qiáng)度超過2000 psi(13,780 kPa)。相反，未增強(qiáng)管道的爆破強(qiáng)度為200 psi(1378 kPa)。
實(shí)施例2
通過用高韌度伸展鏈聚乙烯織物螺旋地纏繞4英寸(10.2 cm)內(nèi)徑的 HDPE管道制成增強(qiáng)塑料管道?？椢锸强椩炜椢?可獲自Barrday,Inc.of Ontario, Canada),由經(jīng)向上每英寸30根紗(每cm 11.8根紗)的2400旦 Spectm 900紗(韌度為30 g/d,初始拉伸模量為850 g/d )和緯向上每英 寸20根紗(每cm7.9根紗)的650旦聚對苯二甲酸乙二酯紗制成。
把寬8英寸(20.3 cm)的織造織物條螺旋地纏繞在HDPE管道周圍， 相繼層與前一層搭接寬度的 一半。不用膠粘劑來粘結(jié)織物與HDPE管道。 纏繞角是57。及織物先在一個方向上纏繞然后在反方向上纏繞。織物 套管在管道上可移動。
試驗(yàn)該增強(qiáng)塑料管道的爆破強(qiáng)度和其它性能。發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)管道的爆破 強(qiáng)度超過2000 psi(13,780 kPa)。相反，未增強(qiáng)管道的爆破強(qiáng)度為200 psi(1378 kPa)。
實(shí)施例3
重復(fù)實(shí)施例l，但單向帶由韌度為25.5 g/d和起始拉伸模量為785 g/d 的4800旦Spectra⑧900紗制成。 得到類似結(jié)果。
實(shí)施例4
重復(fù)實(shí)施例1,但單向帶由韌度為30g/d和起始拉伸模量為850 g/d 的1200旦Spectra 900紗制成。 得到類似結(jié)果。
正如可見，本發(fā)明的增強(qiáng)塑料管道比未增強(qiáng)管道有明顯提高的爆破 強(qiáng)度。這種管道也有更高的耐沖擊性。這種管道能用來在低壓(《200 psi (1378 kPA))或在較高壓力下輸送天然氣。這種管道尤其能用來在超過 200 psi(1378 kPA)的壓力下輸送天然氣。在相當(dāng)詳盡地描述了本發(fā)明后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，這些 細(xì)節(jié)無需嚴(yán)格遵守，而可以由他們自己提出其它變化和修改，所有這些 全都落在隨后所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.分配天然氣的管道，包含(a)塑料管道，所述管道有一個內(nèi)表面和一個外表面，所述內(nèi)表面限定從中輸送天然氣的通道，和(b)覆蓋所述管道的至少部分所述外表面并在至少部分所述管道周圍形成套管的織物，所述織物包含高韌度聚烯烴纖維，因而所述管道耐沖擊并具有更高的爆破強(qiáng)度。
2. 權(quán)利要求l的管道，其中所述織物是非織造織物。
3. 權(quán)利要求2的管道，其中所述纖維包含高韌度伸展鏈聚乙烯纖維。
4. 權(quán)利要求3的管道，還包含涂布所述非織造織物的所述纖維的基 體樹脂。
5. 權(quán)利要求4的管道，其中所述非織造織物包含單向排布的所述高 韌度伸展鏈聚乙烯纖維。
6. 權(quán)利要求5的管道，其中所述織物成螺旋形地纏繞在所述管道的 所述外表面周圍。
7. 權(quán)利要求6的管道，其中所述織物以約40° ~約60。的角度成螺 旋形地纏繞在所述管道的所述外表面周圍。
8. 權(quán)利要求5的管道，其中所述非織造織物中至少約50%纖維包含 所述高韌度伸展鏈聚乙烯纖維。
9. 權(quán)利要求5的管道，其中所述非織造織物中至少約75%纖維包含 所述高韌度伸展鏈聚乙烯纖維。
10. 權(quán)利要求3的管道，其中所述織物在所述管道的所述外表面上 形成套管，而且不粘結(jié)在管道上，因而所述套管在所述外表面上可移動。
11. 權(quán)利要求3的管道，還包含在所述織物與所述管道的所述外表 面之間的膠粘劑層，所述膠粘劑層使所述織物粘結(jié)在所述外表面上。
12. 權(quán)利要求4的管道，其中所述基體樹脂包含熱塑性彈性體材料。
13. 權(quán)利要求12的管道，其中所述基體樹脂包含異戊二烯-苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物。
14. 權(quán)利要求12的管道，其中所述基體樹脂占所述織物和所述樹脂 總重量的約5 ~約40 wt%。
15. 權(quán)利要求3的管道，其中所述塑料管道包含高密度聚乙烯。
16. 權(quán)利要求l的管道，其中所述纖維的韌度為至少約30g/d。
17. 權(quán)利要求l的管道，其中所述織物包含織造織物。
18. 權(quán)利要求17的管道，其中所述纖維包含高韌度伸展鏈聚乙烯纖維。
19. 權(quán)利要求18的管道，其中所述織造織物包含在第一個方向上延 伸的所述高韌度伸展鏈聚乙烯纖維和在第二個方向上延伸的另一種熱 塑性纖維。
20. 權(quán)利要求18的管道，其中所述另一種熱塑性纖維包含聚酯纖維。
21. 權(quán)利要求18的管道，還包含涂布所述織造織物的所述纖維的基 體樹脂。
22. 權(quán)利要求21的管道，其中所述基體樹脂包含熱塑性彈性體材料。
23. 權(quán)利要求22的管道，其中所述樹脂包含異戊二烯-苯乙烯-異戊 二烯嵌段共聚物。
24. 權(quán)利要求18的管道，其中所述織物成螺旋形地纏繞在所述管道 的所述外表面周圍。
25. 權(quán)利要求24的管道，其中所述織物以約40°~約60。的角度成 螺旋形地纏繞在所述管道的所述外表面周圍。
26. 權(quán)利要求18的管道，其中所述非織造織物中至少約50%纖維包 含所述高韌度伸展鏈聚乙烯纖維。
27. 權(quán)利要求18的管道，其中所述織造織物在所述管道的所述外表 面上形成套管，而且不粘結(jié)在管道上，因而所述套管在所述外表面上可 移動。
28. 權(quán)利要求18的管道，還包含在所迷織造織物與所述管道的所述 外表面之間的膠粘劑層，所述膠粘劑層使所述織造織物粘結(jié)在所述外表 面上。
29. 權(quán)利要求18的管道，其中所述塑料管道包含高密度聚乙烯。
30. 權(quán)利要求l的管道，還包含覆蓋所述織物的塑料薄膜。
31. 分配天然氣的管道，包含(a)塑料管道，所述管道有一個內(nèi)表面和一個外表面，所述內(nèi)表面限 定從中輸送天然氣的通道，和(b)以螺旋方式覆蓋所述管道的至少部分所述外表面并在至少部分 所述管道周圍形成套管的非織造織物，所述套管與所述外表面不粘結(jié)， 因而所述套管在所述管道的所述外表面上可移動，所述織物包含單向排 布的高韌度聚烯烴纖維，因而該管道耐沖擊并具有更高的爆破強(qiáng)度。
32. 權(quán)利要求31的管道，其中所述高韌度聚烯烴纖維包含伸展鏈聚乙烯纖維。
33. 權(quán)利要求32的管道，還包含涂布所述非織造織物的所述纖維的 基體樹脂。
34. 權(quán)利要求33的管道，其中所述基體樹脂包含熱塑性彈性體材料。
35. 分配天然氣的管道，包含(a) 塑料管道，所述管道有一個內(nèi)表面和一個外表面，所述內(nèi)表面限 定從中輸送天然氣的通道，和(b) 以螺旋方式覆蓋所述管道的至少部分所述外表面并在至少部分 所述管道周圍形成套管的織造織物，所述織造織物包含高韌度聚烯烴纖 維，因而所述管道耐沖擊并具有更高的爆破強(qiáng)度。
36. 權(quán)利要求35的管道，其中所述高韌度聚烯烴纖維包含伸展鏈聚 乙烯纖維。
37. 權(quán)利要求36的管道，其中所述高韌度伸展鏈聚乙烯纖維在所述 織造織物的 一 個方向上延伸而另 一 種熱塑性纖維在所述織造織物的另 一個方向上延伸。
38. 權(quán)利要求36的管道，包含涂布所述織造織物的所述纖維的基體 樹脂。
39. 權(quán)利要求36的管道，其中所述套管與所述管道的所述外表面不 粘結(jié)，因而所述套管在所述外表面上可移動。
40. 輸送天然氣通過管道的方法，所述方法包含利用包含下列部件 的結(jié)構(gòu)作為所述管道(a) 由高密度聚乙烯制成的塑料管道，所述內(nèi)表面限定從中輸送天然 氣的通道，和(b) 覆蓋所述管道的至少部分所述外表面并在至少部分所述管道周 圍形成套管的織物，所述織物包含高韌度伸展鏈聚乙烯纖維。
41. 權(quán)利要求40的方法，其中所述天然氣在超過200 psi( 1378 kPA) 的壓力下被輸送。
全文摘要
適用于分配天然氣并具有更好耐沖擊性和爆破強(qiáng)度的塑料管道，如高密度聚乙烯塑料管道。所述塑料管道有一個內(nèi)表面和一個外表面，以內(nèi)表面限定輸送天然氣等的通道?？椢锔采w外表面，優(yōu)選螺旋地包覆。織物由高韌度聚烯烴纖維，優(yōu)選聚乙烯和/或聚丙烯纖維制成。織物使管道具有更好的爆破強(qiáng)度和耐沖擊性。這種管道能用來在低壓或較高壓下輸送天然氣。
文檔編號B32B1/00GK101309796SQ200680042837
公開日2008年11月19日 申請日期2006年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
發(fā)明者A·巴特納加, B·D·阿維森, L·L·沃納, T·斯溫格爾 申請人:霍尼韋爾國際公司