BRPI0619025A2 - tubo em multicamadas, utilização de um tubo, sistema de aquecimento por radiação e estrutura de multicamadas - Google Patents

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Abstract

TUBO EM MULTICAMADAS, UTILIZAçãO DE UM TUBO, SISTEMA DE AQUECIMENTO POR RADIAçãO E ESTRUTURA DE MULTICAMADAS. A invenção é relativa a um tubo em multicamadas compreendendo (na ordem do interior para o exterior do tubo) eventualmente uma camada C~ 1~ compreendendo pelo menos um polímero fluorado; uma camada C~ 2~ compreendendo pelo menos um polímero fluorado funcionalizado, eventualmente eem mistura com pelo menos um polímero fluorado; uma camada barreira C~ 3~ compreendendo um polímero barreira escolhido entre o EVOH ou uma mistura à base de EVOH, o PGA ou o PDMK; uma camada C~ 4~ de um ligante de adesão; uma camada C~ 5~ compreendendo pelo menos uma poliolefina, eventualmente em mistura com pelo menos uma poliolefina funcionalizada; eventualmente uma camada barreira C~ 6~; eventualmente uma camada C~ 7~ compreendendo pelo menos uma poliolefina, eventualmente em mistura com pelo menos uma poliolefina funcionalizada.

Description

TUBO EM MULTXCAMADAS, UTILIZAÇÃO DE UM TUBO, SISTEMA DE AQUECIMENTO POR RADIAÇÃO E ESTRUTURA DE MULTICAMADAS
[Domínio da invenção]
A presente invenção refere-se a um tubo em multicamadas que compreende uma camada de um polímero fluorado funcionalizado, pelo menos uma camada de uma poliolefina e pelo menos uma camada de um polímero barreira. A poliolefina pode ser um polietileno, especialmente polietileno de elevada densidade (PEHD) ou um polietileno reticulado (nota PEX) . O tubo pode ser utilizado para o transporte de fluidos diferente. A invenção é também relativa às utilizações deste tubo.
[Problema técnico]
Os tubos de aço ou de ferro fundido são substituídos cada vez mais por equivalentes em matéria plástica. As poliolefinas, especialmente os polietilenos, são termoplásticos muito utilizados porque apresentam boas propriedades mecânicas, se transformam e permitem soldar os tubos entre si facilmente. As poliolefinas são largamente utilizadas para fabricação de tubos para o transporte da água ou do gás urbano. Quando o gás está sob uma pressão elevada (> 1,0 MPa, ou mesmo mais), é necessário que a poliolefina seja mecanicamente resistente as tensões exercidas pelo gás sob pressão.
O polietileno pode ser submetido a um meio químico agressivo. Por exemplo, no caso do transporte da água, esta pode conter aditivos ou produtos químicos agressivos (por exemplo ozônio, os derivados clorados utilizados para a purificação da água como a água de lixívia que são oxidantes, sobretudo quente). Os aditivos da água podem danificar a poliolefina durante o tempo. Além disso, um aspecto importante hoje em dia é poder eliminar o máximo de germes, bactérias ou microrganismos elevando a temperatura da água (>70°C) que circula nos tubos. A ação dos aditivos da água sobre a poliolefina é então bastante potente.
Um problema que se pretende resolver na invenção é então fazer um tubo plástico que comporta uma camada em poliolefina, especialmente em polietileno, e que apresente uma boa resistência química em relação ao fluido transportado. 0 tubo deve especialmente ser resistente em relação aos aditivos químicos que são utilizados no tratamento da água, sobretudo quando a água está quente.
Um outro problema que se propõe resolver na invenção é que o tubo tenha propriedades de barreira. Entende-se por barreira o fato do tubo bloquear a migração para o fluido transportado de contaminantes presentes no meio externo ou contaminantes (como antioxidante ou os resíduos de polimerização) presentes na poliolefina. Entende-se por barreira também o fato do tubo bloquear a migração do oxigênio ou aditivos presentes no fluido transportado para a camada de poliolefina.
É igualmente necessário que o tubo apresente boas propriedades mecânicas em especial uma boa resistência a impacto e que as camadas aderem efetivamente entre elas (sem delaminação).
O tubo em multicamadas deve apresentar além disso, uma boa aderência entre as camadas (isto é, que não tenha delaminação) de modo que conserve uma estabilidade mecânica ao longo do tempo.
A Requerente desenvolveu um tubo em multicamadas comportando pelo menos uma camada em poliolefina que resolve os problemas colocados.
[Técnica anterior]
O documento EP 1484346, publicado em 08 de dezembro de 2004 descreve estruturas multicamadas que compreendem um polímero fluorado enxertado por irradiação. As estruturas podem apresentar-se sob forma de garrafas, reservatórios, contâineres ou tubulação. A estrutura do tubo em multicamadas de acordo com a invenção não aparece neste documento.
O documento EP 1541343, publicado em 08 de junho de 2005 descreve uma estrutura multicamada à base de um polímero fluorado modificado por enxerto por irradiação para armazenar ou transportar os produtos químicos. Entende-se neste pedido por produto químico os produtos que são corrosivos ou perigosos, ou os produtos os quais se deseja manter a pureza. A estrutura do tubo em multicamadas de acordo com a invenção não aparece neste documento.
O documento US 6016849, publicado em 25 de julho de 1996 descreve um tubo plástico que apresenta uma aderência entre a camada interna e a camada protetora externa entre 0,2 e 0,5 N/mm. Ele não faz menção ao polímero fluorado modificado por enxerto por irradiação.
Os documentos US 2004/0206413 e WO 2005/070671 descreve um tubo em multicamadas que compreende um revestimento de metal. Ele não faz menção ao polímero fluorado modificado por enxerto por irradiação.
Estes documentos da técnica anterior, não descrevem os tubos multicamadas de acordo com a invenção.
[Breve descrição da invenção] A invenção é relacionada a um tubo em multicamadas tal como foi descrito na reivindicação 1, assim como as utilizações do tubo no transporte de diferentes fluidos. A invenção é também relativa geralmente a uma estrutura multicamada que associa as mesmas camadas C1 a C7, esta estrutura que pode ser sob a forma de corpos ocos, contâiner, garrafa.
A invenção poderá ser melhor compreendida com a leitura da descrição detalhada que se segue, exemplos de aplicação não limitativos desta, e o exame da figura anexada. O pedido francês anterior FR 05.11906 bem como o pedido provisório US 60/780258 cujas prioridades são reivindicadas são incorporados aqui por referência.
[Figura]
A figura 1 representa uma vista em corte de um tubo em multicamadas 1 de acordo com a invenção. Trata-se do tubo cilíndrico do exemplo 1 tendo as camadas concêntricas seguintes, referenciados de 2 a 6.
camada 2: camada de PVDF;
camada 3: camada de PVDF funcionalizado;
camada 4: camada de EVOH;
camada 5: camada de poliolefina funcionalizada;
camada 6: camada de PEX.
As camadas são dispostas umas contra as outras na ordem indicada 2-»6. A camada mais interna é a camada de PVDF, a camada mais externa é a camada de PEX.
[Descrição detalhada da invenção]
Tratando-se do polímero fluorado funcionalizado, trata-se de um polímero fluorado portador de pelo menos um grupo funcional escolhido entre os grupos seguintes: ácido carboxllico, sal de ácido carboxílico, carbonato, anidrido de ácido carboxílico, epóxido, éster de ácido carboxílico, silila, alcóxisilano, amida de ácido carboxílico, hidróxi, isocianato. 0 grupo funcional é introduzido no polímero fluorado seja por copolimerização seja por enxerto de um monômero portador de um grupo funcional tal como foi definido.
O polímero fluorado funcionalizado pode ser obtido copolimerizando um monômero fluorado com pelo menos um monômero portador de um grupo funcional e eventualmente de pelo menos outro comonômero. Por exemplo, o polímero funcionalizado pode ser um PVDF que compreende unidades monômero do VDF e de diacida insaturada monoesterifiçada ou carbonato de vinileno como é descrito no documento US 5415958. Outro exemplo de polímero fluorado funcionalizado é de um PVDF que compreende unidades monômero do VDF e o anidrido itacônico ou citracônico como é descrito no documento US 6703465 B2. 0 polímero fluorado funcionalizado é preparado por um método em emulsão, suspensão ou solução.
O polímero fluorado funcionalizado pode também ser obtido por enxerto por irradiação de um monômero insaturado (descrito mais adiante) sobre um polímero fluorado. Neste caso, se falará para simplificar de polímero fluorado errxertado por irradiação.
Tratando-se do polímero fluorado enxertado por irradiação, este é obtido por um método de enxerto por irradiação de pelo menos um monômero insaturado sobre um polímero fluorado (descrito mais adiante). Se falará para simplificar de polímero fluorado enxertado por irradiação.
O polímero fluorado é previamente misturado ao monômero insaturado por todas as técnicas de mistura em meio fundido conhecidas de técnica anterior. A etapa de mistura se efetua em qualquer dispositivo de mistura como as extrusoras ou os misturadores utilizados na indústria termoplástica. Preferivelmente, se utilizará uma extrusora para colocar a mistura sob a forma de granulados. O enxerto tem, por conseguinte lugar sobre uma mistura (na massa) e não na superfície de um pó como, por exemplo é descrito no documento US 5576106.
Seguidamente, a mistura do polímero fluorado e do monômero insaturado é irradiada (irradiação beta β ou gama γ) ao estado sólido com a ajuda de uma fonte electrônica ou fotônica sob uma dose de irradiação compreendida entre 10 e 200 kGray, preferivelmente entre 10 e 150 kGray. A mistura pode, por exemplo ser condicionada em sacos de polietileno, o ar é retirado e depois os sacos são fechados. Vantajosamente a dose é compreendida entre 2 e 6 Mrad e preferivelmente entre 3 e 5 Mrad. A irradiação graças a uma bomba ao cobalto 60 particularmente é preferida.
O teor em monômero insaturado que é enxertado é compreendido, em peso, entre 0,1 a 5% (isto é que o monômero insaturado enxertado corresponde a 0,1 a 5 partes para 99,9 a 95 partes de polímero fluorado) , vantajosamente de 0,5 a 5%, pref erivelmente de 0,9 a 5%. 0 teor em monômero insaturado enxertado depende do teor inicial do monômero insaturado na mistura polímero fluorado/monômero insaturado a irradiar. Depende também da eficácia do enxerto, por conseguinte da duração e da energia de irradiação.
O monômero insaturado que não é enxertado bem como os resíduos liberados pelo enxerto, especialmente o HFi pode em seguida ser eventualmente eliminado. Esta última etapa pode ser tornar necessária se o monômero insaturado não enxertado é suscetível de prejudicar a adesão ou bem como os problemas de toxicologia. Esta operação pode ser realizada de acordo com as técnicas conhecidas de habilidade na técnica. Uma desgazeificação sob vácuo pode ser aplicada, eventualmente aplicando ao mesmo tempo um aquecimento. É igualmente possível dissolver o polímero fluorado modificado num solvente adequado como, por exemplo N-metil pirrolidona, em seguida precipitar o polímero em um não solvente, por exemplo em água ou em um álcool, ou de lavar o polímero fluorado modificado com a ajuda de um solvente inerte no que diz respeito ao polímero fluorado e as funções enxertadas. Por exemplo, quando enxerta-se de o anidrido maléico, pode-se lavar com clorobenzeno.
Esta é uma das vantagens deste método de enxerto por irradiação que pode obter teores em monômero insaturado enxertado mais elevados que com os métodos de enxerto clássicos utilizando um iniciador radicalar. Assim, tipicamente, com o método de enxerto por irradiação, é possível obter teores superiores a 1% (1 parte de monômero insaturado para 99 partes do polímero fluorado), até mesmo superiores a 1,5%, o que não é possível com um método de enxerto clássico em extrusora.
Por outro lado, o enxerto por irradiação feito "frio", tipicamente a temperaturas inferiores a 100°C, ou mesmo 50°C, de modo que a mistura do polímero fluorado e o monômero insaturado não está no estado fundido como para um método de enxerto clássico em extrusora. Uma diferença essencial é, por conseguinte que, no caso de um polímero fluorado semi-cristalino (como é o caso com o PVDF por exemplo) , o enxerto colocado na fase amorfa e não na fase cristalina, então produz-se um enxerto homogêneo no caso de um enxerto em extrusora com o estado fundido. 0 monômero insaturado não se divide, por conseguinte identicamente sobre as cadeias do polímero fluorado no caso do enxerto por irradiação e no caso do enxerto em extrusora. 0 produto fluorado modificado apresenta, por conseguinte uma distribuição diferente do monômero insaturado sobre as cadeias de polímero fluorado em relação a um produto que é obtido por um enxerto em extrusora.
Durante esta etapa de enxerto, é preferível evitar a presença de oxigênio. Varrimento com o nitrogênio ou com o argônio da mistura polímero fluorado/monômero insaturada é, por conseguinte possível eliminar o oxigênio.
O polímero fluorado modificado por enxerto por irradiação apresenta muito boa resistência química e a oxidação, bem como boa tensão termomecânica, do polímero fluorado antes da sua modificação.
Tratando-se do polímero fluorado, designa-se assim todo polímero tendo na sua cadeia pelo menos um monômero escolhido entre os compostos que contêm um grupo vinila capaz de se abrir para polimerizar e que contém, diretamente ligado a este grupo vinila, pelo menos um átomo de flúor, um grupo fluoroalquila ou um grupo fluoroalcóxi.
A título de exemplo de monômero, pode-se citar o fluoreto de vinila; o fluoreto de vinilideno (VDF, CH2=CF2) ; o trifluoroetileno (VF3) ; o clorotrifluoroetileno (CTFE); o 1,2-difluoroetileno; tetrafluoroetileno (TFE); o hexafluoropropileno (HFP); os éteres de perfluoro(alquil vinil) como o éter de perfluoro(metil vinil) (PMVE), o éter de perfluoro (etil vinil) (PEVE) e o éter de perfluoro (propil vinil) (PPVE); o perfluoro (1,3-dioxola); o perfluoro (2,2-dimetil-1,3-dioxola) (PDD) ; o produto de fórmula Cf2=CfocF2CF(CF3)OCF2CF2X nos quais X é SO2F, CO2H7 CH2OH, CH2OCN ou CH2OPO3H; o produto de fórmula CF2=CFoCF2CF2So2F; o produto de fórmula F(CF2)nCH2OCF=CF2 em qual nél, 2, 3, 4 ou 5; o produto de fórmula R1CH2OCF=CF2 em qual R1 é o hidrogênio onde F(CF2)Z e z vale 1, 2, 3 ou 4; o produto de fórmula R3OCF=CH2 em qual R3 é F(CF2)z e ζ é 1, 2, 3 ou 4; o perf luorobutil etileno (PFBE)7- o 3,3,3- trifluoropropeno e o 2-trifluorometil-3,3,3-trifluoro-1- propeno.
O polímero f luorado pode ser homopolímero ou um copolímero, pode também compreender os monômeros não fluorados como o etileno.
A título de exemplo, o polímero fluorado é escolhido entre:
- os homo- e copolímeros do fluoreto de vinilideno (PVDF) contendo preferivelmente pelo menos 50% em peso de VDF, o copolímero escolhido entre o clorotrifluoroetileno (CTFE), o hexafluoropropileno (HFP), o trifluoroetileno (VF3) e o tetrafluoroetileno (TFE);
- os copolímeros do TFE e do etileno (ETFE);
- os homo- e copolímeros do trifluoroetileno (VF3) ;
os copolímeros, e especialmente terpolímeros, associando os restos das razões clorotrifluoroetileno (CTFE), tetrafluoroetileno (TFE), hexafluoropropileno (HFP) e/ou etileno e eventualmente das razões VDF e/ou VF3. Vantajosamente, o polímero fluorado é um PVDF homo- ou copolímero. Este polímero fluorado apresenta na realidade uma boa resistência química, especialmente ao UV e aos produtos químicos, e transforma-se facilmente (mais facilmente que PTFE ou os copolímeros de tipo ETFE) . Preferivelmente o PVDF contém, em peso, pelo menos 50% de VDF, mais pref erivelmente pelo menos 75% e melhor ainda pelo menos 85%. 0 comonômero é vantajosamente o HFP.
Vantajosamente, o PVDF tem uma viscosidade que vai de 100 Pa. s a 3000 Pa.s, a viscosidade medida a 230°C, um gradiente de cisalhamento de 100 s"1 com a ajuda de um reômetro capilar. Na realidade, estes PVDF são bem adaptados a extrusão e a injeção. Preferivelmente, o PVDF tem uma viscosidade que vai de 300 Pa.s a 1200 Pa.s, a viscosidade medida a 230°C, com um gradiente de cisalhamento de 100 s-1 com a ajuda de um reômetro capilar.
Assim, os PVDF comercializados sob a marca KYNAR® 710 ou 72 0 são adaptados perfeitamente para esta formulação.
Tratando-se do monômero insaturado que é enxertado sobre o polímero fluorado, este possui uma dupla ligação C=C assim pelo menos uma função polar que pode ser uma função:
- ácido carboxílico,
- sal de ácido carboxílico,
- anidrido de ácido carboxílico,
- epóxido,
- éster de ácido carboxílico,
- silila,
- alcóxisilano,
- amida carboxílica, - hidróxi,
- isocianato.
Misturas dos vários monômeros insaturados são igualmente possíveis.
Ácidos carboxílicos insaturados que têm de 4 a 10 átomos de carbono e os seus derivados funcionais, particularmente os seus anidridos, são os monômeros insaturados particularmente preferidos. Citando a título de exemplos de monômeros insaturados ácido metacrílico, ácido acrílico, ácido maléico, ácido fumárico, ácido itacônico, ácido citracônico, ácido undecilenico, ácido alilsuccínico, ácido ciclohex-4-eno-l,2-dicarboxílico, ácido 4-metil- ciclohex-4-eno-l,2-dicarboxílico, ácido biciclo(2 , 2 ,1) hept-5-eno-2,3-dicarboxílico, ácido x-metilbiciclo(2,2 ,1- hept-5-eno-2,3-dicarboxílico, undecilenato de zinco, de cálcio ou de sódio, do anidrido maléico, anidrido itacônico, anidrido citracônico, anidrido dicloromaléico, anidrido difluoromaléico, anidrido itacônico, anidrido crotônico, acrilato ou metacrilato de glicidila, do éter de alil glicidila, vinilas silanas como vinil trimetoxisilano, vinil trietoxisilano, vinil triacetoxisilano, γ- metacriloxipropiltrimetoxisilano.
Outros exemplos de monômeros insaturados compreendem ésteres alquilícos em C1-C8 ou os derivados de ésteres glicidilícos dos ácidos carboxílicos insaturados como o acrilato de metila, metacrilato de metila, acrilato de etila, metacrilato de etila, acrilato de butila, metacrilato de butila, acrilato de glicidila, metacrilato de glicidila, maleato de monoetila, maleato de dietila, fumarato de monometila, fumarato de dimetila, itaconato de monometila, e itaconato de dietila,· derivados de amidas dos ácidos carboxílicos insaturados como a acrilamida, metacrilamida, monoamida maleica, diamida maleica, N- monoetilamida maleica, N, N-dietilamida maleica, N- monobutilamida maleica, N,N-dibutilamida maleica, monoamida fumárica, diamida fumárica, N-monoetilamida fumárica, N,N- dietilamida fumárica, N-monobutilamida fumárica e N,N- dibutilamida fumárica; derivados imidas dos ácidos carboxílicos insaturados como a maleimida, N-butilmaleimida e N-fenilmaleimida; e dos sais metálicos de ácidos carboxílicos insaturados como o acrilato de sódio, metacrilato de sódio, acrilato de potássio, metacrilato de potássio e o undecilenato de zinco, de cálcio ou de sódio.
Exclui-se monômeros insaturados que apresentam duas duplas ligações C=C que poderiam conduzir a uma reticulação do polímero f luorado, como por exemplo os di- ou triacrilatos. Deste ponto de vista, o anidrido maléico da mesma maneira que os undecileatos de zinco, de cálcio e de sódio constituem bons compostos enxertados porque têm pouca tendência a homopolimerizar nem mesmo dar lugar a uma reticulação.
Vantajosamente, utiliza-se o anidrido maléico. Este monômero oferece na realidade as vantagens seguintes:
- é sólido e pode ser introduzido facilmente com os granulados de polímero fluorado antes da mistura no estado fundido,
- permite obter boas propriedades de adesão,
- é particularmente reativo no que diz respeito às funções de poliolefina funcionalizada, especialmente quando estas funções são funções époxidos, - com a diferença de outros monômeros insaturados como o ácido (met)acrílico ou os ésteres acrílicos, eles não se homopolimerizam a não a ser estabilizado.
Na mistura que deve ser irradiada, a proporção de polímero fluorado é compreendida, em peso, entre 80 a 99,9% para respectivamente 0,1 a 20% de monômero insaturado. Preferivelmente a proporção de polímero fluorado é de 90 a 99% para respectivamente 1 a 10% de monômero insaturado.
Tratando-se de poliolefina, designa-se por este termo um polímero que compreende majoritariamente razões de etileno e/ou propileno. Pode tratar-se de um polietileno, homo- ou copolímero, o comonômero escolhido entre propileno, butileno, hexeno ou octeno. Pode tratar-se também de um polipropileno, homo- ou copolímero, o comonômero escolhido entre etileno, butileno, hexeno ou octeno.
O polietileno pode ser especialmente o polietileno de elevada densidade (PEHD), de baixa densidade (PEBD), de polietileno de baixa densidade linear (LLDPE), de polietileno muito baixa densidade (VLDPE). 0 polietileno pode ser obtido com a ajuda de um catalisador Ziegler- Natta, Philips ou de tipo metaloceno ou ainda pelo método de alta pressão. O polipropileno é um polipropileno iso ou sindiotático.
Pode tratar-se também de um polietileno reticulado (PEX) . O PEX apresenta em relação a um PE não reticulado melhores propriedades mecânicas (especialmente uma boa resistência à fissura) e uma melhor resistência química. 0 polietileno reticulado pode ser, por exemplo um polietileno que compreende grupamentos de silanos hidrolisáveis (como descrito nos pedidos WO 01/53367 ou US 20040127641 A-l) que foi em seguida reticulado após reação entre grupamentos de silanos. A reação das grupamentos de silanos entre si conduz a ligações Si-O-Si ligando as cadeias de polietileno entre si. 0 teor em grupamentos de silanos hidrolisáveis pode ser pelo menos de 0,1 grupamentos de silanos hidrolisáveis para 100 unidades -CH2- (determinado por análise infravermelha). 0 polietileno pode também ser reticulado com a ajuda de radiações, por exemplo de radiações gama. Pode tratar-se também de um polietileno reticulado com a ajuda de um iniciador radicalar do tipo peróxido. Pode, por conseguinte utilizar um PEX de tipo A (reticulação com a ajuda de um iniciador radicalar), de tipo B (reticulação com a ajuda de grupamentos de silanos) ou de tipo C (reticulação por irradiação).
Pode tratr-se também de um poletileno dito bimodal, isto é, composto de uma mistura de polietilenos apresentando massas moleculares médias diferentes como ensinada no documento WO 00/60001. 0 polietileno bimodal permite, por exemplo obter um compromisso muito interessante de resistência aos choques e "stress- cracking"(quebra por estresse) assim como uma boa rigidez e uma boa tensão à pressão.
Para os tubos que devem opôr-se a pressão, especialmente os tubos de transporte de gases sob pressão ou de transporte de água, pode-se utilizar vantajosamente um polietileno que apresente uma boa resistência à propagação lenta de fissura (SCG) e a propagação rápida de fissura (RCP). 0 grau HDPE XS 10 B comercializado por TOTAL
PETROCHEMICALS apresenta uma boa resistência à fissura (lenta ou rápida) . Trata-se de um PEHD que contem o hexeno como comonômero, tendo uma densidade 0,959 g/cm3 (ISO 1183), um MI - 5 de 0,3 dg/min (ISO 1133), um HLMI de 8 dg/min (ISO 1133), uma resistência hidrostática de longa duração de 11,2 MPa de acordo com ISO/DIS 9080, uma resistência a propagação lenta de fissuras sobre tubos entalhados superior à 1000 horas de acordo com ISO/DIS 13479.
Tratando-se de poliolefina funcionalizada, designa-se por este termo um copolímero de etileno e de pelo menos um monômero polar insaturado. Este preferivelmente é escolhido entre:
(met)acrilatos de alquila em Ci-C8, especialmente (met)acrilato de metila, de etila, de propila, de butila, de 2-etilhexila, de isobutila, de ciclohexila;
- ácidos carboxílicos insaturados, seus sais e seus anidridos, especialmente ácido acrílico, ácido metacrilico, anidrido maléico, anidrido itacônico, anidrido citracônico;
- epóxidos insaturados, especialmente ésteres e éteres de glicidila alifáticos como alilglicidiléter, vinilglicidiléter, maleato e itaconato de glicidila, acrilato e metacrilato de glicidila, bem como os ésteres e éteres de glicidila aliciclícos;
- ésteres vinílicos de ácidos carboxílicos saturados, especialmente acetato de vinila ou propionato de vinila.
A poliolefina funcionalizada pode ser obtida por copolimerização do etileno e de pelo menos um monômero polar insaturado escolhido na lista precedente. A poliolefina funcionalizada pode ser um copolímero de etileno e de um monômero polar da lista precedente ou um terpolímero de etileno e de dois monôraeros polares insaturados escolhidos na lista precedente. A copolimerização ocorre em pressões elevadas superiores a 1000 bar de acordo com o método dito alta pressão. A poliolefina funcional obtida por copolimerização compreende em peso de 50 a 99,9% de etileno, preferivelmente de 60 a 99,9%, ainda mais prefrivelmente de 65 a 99% e de 0,1 a 50%, preferivelmente de 0,1 a 40%, ainda mais pref erivelmente de 1 a 3 5% de pelo menos um monômero polar da lista precedente.
Por exemplo, poliolefina funcionalizada é um copolímero do etileno e de um epóxido insaturado, preferivelmente (met)acrilato de glicidila, e eventualmente de (met) acrilato de alquila em Ci-C8 ou de um éster vinílico de ácido carboxílico saturado. 0 teor de epóxido insaturado, especialmente (met)acrilato de glicidila, é compreendido entre 0,1 e 50%, vantajosamente entre 0,1 e 40%, pref erivelmente entre 1 a 35%, ainda mais preferivelmente entre 1 e 20%. Poderá tratar-se por exemplo de poliolefinas funcionalizadas comercializadas pela sociedade ARKEMA sob as referências LOTADER® AX8840 (8% em peso de metacrilato de glicidila, 92% em peso de etileno, melt-índice 5 de acordo com ASTM D1238), LOTADER® AX8900 (8% em peso de metacrilato de glicidila, 25% em peso de acrilato de metila, 67% em peso de etileno, melt-índice 6 de acordo com ASTM D1238) , LOTADER® AX8950 (9% em peso de metacrilato de glicidila, 15% em peso de acrilato de metila, 76% em peso de etileno, melt-índice 85 de acordo com ASTM D123 8).
A poliolefina funcionalizada pode também ser um copolímero de etileno e de um anidrido de ácido carboxllico insaturado, preferivelmente anidrido maléico, e eventualmente de (met)acrilato de alquila em C1-C8 ou de um éster vinílico de ácido carboxllico saturado. O teor de anidrido maléico, especialmente o anidrido maléico, é compreendido entre 0,1 e 50%, vantajosamente entre 0,1 se 40%, pref erivelmente entre 1 a 35%, ainda mais preferivelmente entre 1 e 10%. Poderá tratar-se, por exemplo de poliolefinas funcionalizadas comercializadas pela sociedade ARKEMA sob as referências LOTADER® 2210 (2,6% em peso de anidrido maléico, 6% em peso de acrilato butila e 91,4% em peso de etileno, melt-índice 3 de acordo com ASTM D1238) , LOTADER® 3340 (3% em peso de anidrido maléico, 16% em peso de acrilato de butila e 81% em peso de etileno, melt-índice 5 de acordo com ASTM D 123 8), LOTADER® 4720 (0,3 % em peso de anidrido maléico, 30% em peso de acrilato de etila e 69,7% em peso de etileno, melt-índice 7 de acordo com ASTM D1238), LOTADER® 7500 (2,8% em peso de anidrido maléico, 20% em peso de acrilato de butila e 77,2% em peso de etileno, melt-índice 70 de acordo com ASTM D1238), OREVAC® 9309, OREVAC® 9314, OREVAC® 9307Y, OREVAC® 9318, OREVAC® 9304 ou OREVAC® 9305.
Designa-se também por poliolefina funcionalizada poliolefina sobre as quais é enxertado por via radicalar um monômero polar insaturado da lista precedente. O enxerto colocado em extrusora ou em solução na presença de um iniciador radicalar. A título de exemplo os iniciadores radicalares, poderam utilizar o t-butil-hidroperóxido, cumeno-hidroperóxido, di- iso-propil-benzeno-hidroperóxido, di-t-butil-peróxido, t-butil-cumil-peróxido, dicumil- peróxido, 1,3-bis- (t-butilperóxi-isopropil)benzeno, benzoil-peróxido, iso-butiril-peróxido, bis-3,5,5-trimetil- hexanoil-peróxido ou metil-etil-cetona-peróxido. O enxerto de um monômero polar insaturado sobre uma poliolefina é conhecido habilitado na técnica, para mais detalhes, pode referir-se por exemplo aos documentos EP 689505, US 5235149, EP 658139, US 6750288 B2, US 6528587 B2. A poliolefina sobre as quais é enxertado o monômero polar insaturado pode ser um polietileno, especialmente o polietileno de elevada densidade (PEHD) ou de baixa densidade (PEBD), polietileno de baixa densidade linear (LLDPE), polietileno de muito baixa densidade (VLDPE). O polietileno pode ser obtido com a ajuda de um catalisador Ziegler-Natta, Philips ou do tipo metaloceno ou ainda pelo método de alta pressão. A poliolefina pode ser também um polipropileno, especialmente um polipropileno iso- ou sindiotático. Pode tratar-se também de um copolímero de etileno e propileno do tipo RPE, ou um terpolxmero de etileno, de um propileno e de um dieno do tipo EPDM. Poderá tratar-se, por exemplo de poliolefinas funcionalizadas comercializadas pela sociedade ARKEMA sob as referências OREVAC® 18302, 18334, 18350, 18360, 18365, 18370, 18380, 18707, 18729, 18732, 18750, 18760, PCES, CA100.
O polímero sobre o qual é enxertado o monômero polar insaturado pode também ser um copolímero de etileno e de pelo menos um monômero polar insaturado escolhido entre:
-(met)acrilatos de alquila em C1-C8, especialmente (met)acrilato de metila, de etila, de propila, de butila, de 2-etilhexila, de isobutila, de ciclohexila;
- ésteres vinílicos de ácidos carboxílicos saturados, especialmente acetato de vinila ou propionato de vinila.
Poderá tratar-se, por exemplo de poliolefinas funcionalizadas comercializadas pela sociedade ARKEMA sob as referências OREVAC® 18211, 18216 ou 18630.
Descreve-se agora em mais detalhes os tubos multicamadas. O tubo em multicamadas compreende (na ordem do interior para o exterior do tubo):
• eventualmente uma camada Ci compreendendo pelo menos um polímero fluorado;
• uma camada C2 compreendendo pelo menos um polímero fluorado funcionalizado, eventualmente mistura com pelo menos um polímero fluorado;
• uma camada barreira C3 compreendendo um polímero barreira escolhido dentre EVOH ou uma mistura a base de EVOH, PGA OU PDMK;
• uma camada C4 de um ligante de adesão;
• uma camada C5 compreendendo pelo menos uma poliolefina, eventualmente em mistura com pelo menos uma poliolefina funcionalizada;
• eventualmente uma camada barreira C6;
• eventualmente uma camada C7 compreendendo pelo menos uma poliolefina, eventualmente em mistura com pelo menos uma poliolefina funcionalizada.
A camada interna que está contato com o fluido que circula seja a camada Ci seja a camada C2. Todas as camadas do tubo são preferivelmente concêntricas. 0 tubo é preferivelmente cilíndrico. Preferivelmente, as camadas são dispostas uma contra as outras na ordem indicada (isto é, por exemplo que a camada C3 está contato com a camada C2 e a camada C4) e as camadas aderem entre elas na sua zona de contato respectivas.
vantagens do Tubo em multicamadas
O Tubo em multicamadas:
• apresenta uma resistência química no que diz respeito ao fluido transportado (via a camada C1 e/ou C2);
• apresenta uma fraca permeabilidade no que diz respeito a numerosas moléculas;
• e trava, por conseguinte ou impede a migração destas moléculas do interior para o exterior ou do exterior para o interior do tubo;
• apresente boas propriedades mecânicas assim como uma boa aderência entre as camadas (sem delaminação).
A camada C1
Esta camada é eventual e compreende pelo menos um polímero fluorado. Preferivelmente, o polímero fluorado é um PVDF homo- ou copolímero ou um copolímero a base de VDF e de TFE do tipo EFEP. Preferivelmente, esta camada está presente no caso onde o fluido é a água.
A camada C2
Esta camada compreende pelo menos um polímero fluorado funcionalizado eventualmente em mistura com um polímero fluorado. O polímero fluorado funcionalizado serve de ligante entre a camada C1 e a camada C3. A camada C2 é vantajosamente diretamente unida à camada C1.
Preferivelmente, o polímero fluorado funcionalizado é um polímero fluorado enxertado por irradiação.
O polímero fluorado funcionalizado da camada C2 pode ser utilizado sozinho ou misturado com um polímero fluorado.
a propósito da mistura do polímero fluorado funcionalizado e do polímero fluorado
A mistura compreende em peso de 1 a 99%, vantajosamente de 10 a 90%, preferivelmente de 10 a 50%, de polímero fluorado funcionalizado para respectivamente de 99 a 1%, vantajosamente de 90 a 10%, pref erivelmente de 50 a 90%, de polímero fluorado. Vantajosamente, o polímero fluorado funcionalizado e o polímero fluorado são da mesma natureza. Por exemplo, pode tratar-se de um PVDF modificado por enxerto por irradiação e de um PVDF não modificado.
A Requerente constatou que escolhendo o polímero fluorado funcionalizado e/ou o polímero fluorado, é possível obter uma adesão muito forte entre a camada C2 e a camada C3. A adesão é mais coesa neste caso. Para isto, utiliza-se um polímero fluorado que é flexível, isto é, apresentando um módulo de tração compreendido entre 50 e 1000 MPa (medido de acordo com a norma ISO R em 527 23°C), vantajosamente entre 100 e 750 MPa e pref erivelmente entre 200 e 600 MPa. Preferivelmente, a viscosidade do polímero fluorado flexível (medida ao reômetro capilar a 230°C a 100 s^-1) é compreendida entre 100 e 1500 Pa.s, vantajosamente entre 200 e 1000 Pa.s, pref erivelmente entre 500 e 1000 Pa.s. Preferivelmente, a temperatura de cristalização do polímero fluorado flexível (medida por DSC de acordo com a norma ISO 11357-3) é compreendida entre 50 e 120°C, preferivelmente entre 85 e IlO0C. Preferivelmente, o polímero fluorado flexível é um PVDF copolímero, mais particularmente um copolímero de VDF e de HFP.
Preferivelmente, a viscosidade do polímero fluorado funcionalizado (medida com reômetro capilar a 230°C a 100 s^-1) é compreendida entre 100 e 1500 Pa.s, vantajosamente entre 200 e 1000 Pa.s e preferivelmente entre 500 e 1000 Pa. s.
Preferivelmente, o polímero fluorado funcionalizado é um PVDF enxertado por irradiação obtido a partir de um PVDF compreendendo em peso pelo menos 8 0%, vantajosamente pelo menos 90%, pref erivelmente pelo menos 95%, ainda mais de preferência pelo menos 98% de VDF. De qualquer maneira preferida, o PVDF enxertado por irradiação é obtido a partir de um PVDF homopolímero (isto é, contendo 100% de VDF) .
Uma mistura particularmente preferida compreende, por conseguinte um PVDF homopolímero enxertado por irradiação e um copolímero VDF-HFP tendo um módulo de tração compreendido entre 200 e 600 MPa, uma temperatura de cristalização compreendida entre 85 e IlO0C e uma viscosidade entre 500 e 1000 Pa.s.
A camada barreira C3
A função de C3 é travar ou impedir a migração de moléculas do interior para o exterior (caso, por exemplo de de um tubo de transferência de um combustível) ou do exterior para o interior da estrutura multicamada (caso, por exemplo de um tubo de transporte de água ou de gases).
A camada C3 compreende um polímero barreira que é escolhido entre o EVOH ou uma mistura a base de EVOH, poli(ácido glicolíco) (PGA) ou polidimetil ceteno (PDMK).
O EVOH também é chamado copolímero etileno-acetato de vinila saponifiçada. Trata-se de um copolímero tendo um teor de etileno de 10 a 70% mols. Pref erivelmente, boas propriedades barreira são obtidas quando o teor de etileno é compreendido entre 25 e 60% mols. Preferivelmente, o grau saponificação do seu componente acetato de vinila é de pelo menos 85% mols, preferivelmente de pelo menos 90%, ainda mais pref erivelmente de pelo menos 95%. Os teores de etileno e o grau saponificação são determináveis, por exemplo por RMN. 0 EVOH constitui uma boa barreira ao oxigênio. Vantajosamente, o EVOH tem um índice de fluidez com o estado fundido entre 0,5 e 100 g/10 min (230°C, 2,26 kg) , pref erivelmente entre 5 e 30. É entendido que o EVOH pode conter baixas proporções de outros ingredientes comonômeros, incluindo alfa-olefinas como propileno, isobuteno, alfa-octeno, ácidos carboxílicos insaturados ou os seus sais, ésteres alquilícos parciais, ésteres alquilícos completos,... É possível também combinar dois tipos de EVOH para melhorar as propriedades barreira e/ou mecânicas.
O EVOH é um material barreira eficaz para numerosas moléculas como mostra a tabela I que compara vários graus de EVOH (em função do teor de etileno) ao do PP orientado ou ao do PET.
Tabela I
<table>table see original document page 24</column></row><table> <table>table see original document page 25</column></row><table>
* dados tirados do site Internet www.soarnol.com
** 1 atm = 101,3kPa
Para as misturas a base de EVOH, o EVOH forma a matriz, isto é, representa pelo menos 40% em peso da mistura e preferivelmente pelo menos 50%.
O polidimetilceteno pode ser obtido pela pirólise do anidrido isobutlrico tal como é encontrado nos pedidos FR 2851562 e FR 2851562 que são incorporados aqui por referência. Um método para conduzir ao polidimetilceteno é o seguinte:
a) pré-aquecimento a pressão atmosférica entre 300 e 340°C de uma mistura compreendendo 1 a 50% em volume de anidride idobutlrico para respectivamente 99 a 50% de um gás inerte, b) em seguida esta mistura é levada a uma temperatura compreendida entre 400 e 550°C durante 30 tempos compreendidos entre 0,05 e 10 s para obter uma mistura de dimetilceteno, de gás inerte, de ácido isobutlrico e de anidrido isobutírico não reagido, c) a corrente precedente é resfriada para separar o dimetilceteno e o gás inerte do álcool isobutírico e do anidrido isobutírico, d) o dimetilceteno é absorvido num solvente de tipo hidrocarboneto saturado ou insaturado, alifático ou aliciclíco e substituído ou não substituído, em seguida começa-se a polimerização do dimetilceteno com a ajuda de um sistema de catálise catiônico solúvel neste solvente e compreendendo um iniciador, um catalisador e um co-catalisador, e) no fim da polimerização, elimina-se o dimetilceteno que não reagiu e separa-se o polidimetilceteno do solvente e dos restos do sistema de catalise. O catalisador pode ser, por exemplo AlBr3, o iniciador é, por exemplo o cloreto de tertiobutila e o o- cloranil é por exemplo o co-catalisador.
O PGA é o poli (ácido glicolíco) isto é, um polímero que contem em peso pelo menos 60%, vantajosamente 70%, preferivelmente 80% das razões (1) seguintes:
<formula>formula see original document page 26</formula>
Este polímero pode ser fabricado aquecendo a uma temperatura compreendida entre 120 e 2500C a 1,4-dioxano- 2,5-diona em presença de um catalisador tal como um sal de estanho, como por exemplo SnCl4. A polimerização faz-se em massa ou num solvente. 0 PGA pode conter as outras razões (2) a (6) seguintes:
<formula>formula see original document page 26</formula>
com η inteiro compreendido de 1 a 10 e m inteiro compreendido entre 0 e 10;
<formula>formula see original document page 26</formula>
com j inteiro compreendido entre 1 e 10;
<formula>formula see original document page 26</formula>
onde k é um inteiro compreendido entre 2 e 10 e Ri e R2 designando cada um independentemente um do outro H ou um grupo alquileno em C1-C10-; (-OCH2CH2CH2-O-C (=O)-) (5)
ou
(-O-CH2-O-CH2CH2-) (6)
0 PGA é descrito na patente européia EP 925915 BI.
O EVOH ou uma mistura à base de EVOH é o polímero
barreira preferido.
A camada C4
A camada C4 que é disposta entre as camadas C3 e C5 tem por função de reforçar a adesão entre estas duas camadas. Compreende um ligante de adesão isto é, um polímero que tem por função melhorar a adesão entre estas duas camadas.
Preferivelmente, o ligante de adesão compreende pelo menos uma poliolefina funcionalizada, eventualmente em mistura com pelo menos uma poliolefina. A camada C4 compreende pelo menos uma poliolefina funcionalizada eventualmente em mistura com pelo menos uma poliolefina. A mistura compreende em peso de 1 a 100%, vantajosamente de 10 a 100%, preferivelmente de 50 a 100%, de pelo menos uma poliolefina funcionalizada para respectivamente de 0 a 99%, vantajosamente de 0 a 90%, pref erivelmente de 0 a 50%, de pelo menos uma poliolefina. A poliolefina que é utilizada para a mistura com a poliolefina funcionalizada é de preferência um polietileno, pois estes dois polímeros apresentam uma boa compatibilidade.
A camada C4 pode também compreender uma mistura de duas ou várias poliolefinas funcionalizadas. Por exemplo, pode tratar-se de uma mistura de um copolímero do etileno e de um epóxido insaturado e eventualmente de (met)acrilato de alquila e de um copolímero do etileno e de (met) acrilato de alquila. Preferivelmente, a poliolefina funcionalizada da camada C4 possui preferivelmente funções capazes de reagir com as funções que estão sobre o EVOH, o PGA ou o PDMK. Assim, uma poliolefina funcionalizada portadora de funções anidrido e/ou ácido poderá convir em especial em presença de EVOH. Trata-se, por exemplo de um copolímero:
- de etileno
e
de um anidrido de ácido carboxilico insaturado, preferivelmente o anidrido maléico, ou de um ácido carboxilico insaturado, preferivelmente o ácido (met)acrílico
e
- eventualmente de (met)acrilato de alquila em Ci-C8 ou de um éster vinllico de ácido carboxilico saturado.
Pode também tratar-se de poliolefina ou de um copolímero de etileno e de pelo menos um monômero polar insaturado escolhido entre:
(met)acrilatos de alquila em Cx-C8, especialmente (met) acrilato de metila, de etila, de propila, de butila, de 2-etilhexila, de isobutila, de ciclohexila;
- ésteres vinílicos de ácidos carboxílicos saturados, especialmente o acetato de vinila ou propionato de vinila, sobre os quais um anidrido de ácido carboxilico insaturado ou um ácido carboxilico insaturado foram enxertados por via radicalar.
A camada C5
A camada C5 compreende pelo menos uma poliolefina eventualmente em mistura com pelo menos uma poliolefina funcionalizada. Mais precisamente, a mistura compreende em peso de 1 a 100%, vantajosamente de 10 a 100%, preferivelmente de 50 a 100%, de pelo menos uma poliolefina para respectivamente de 0 a 99%, vantajosamente de 0 a 90%, pref erivelmente de 0 a 50%, de pelo menos uma poliolefina funcionalizada.
Preferivelmente, a camada C5 não compreende poliolefina funcionalizada e poliolefina utilizada é preferivelmente um polietileno, e vantajosamente um PEX.
A camada barreira C6
A função de C6 é idêntica a de C3. As duas camadas barreira permitem obter uma estrutura barreira mais eficaz e/ou tendo as propriedades barreira em vista de maior número de moléculas. A camada barreira C6 pode compreender:
• EVOH ou uma mistura à base de EVOH;
• polidimetil ceteno (PDMK);
• poli (ácido glicolíco) (PGA).
Preferivelmente, a camada barreira C6 é um revestimento de metal. Sua outra função barreira, o revestimento de metal tem também por função reforçar a tensão mecânica do tubo. Outro interesse de utilizar um revestimento de metal é poder dobrar ou deformar o tubo sem que este retome sua posição inicial sob efeito das tensões mecânicas geradas pelas camadas de polímeros termoplásticos. O metal pode ser de aço, de cobre ou de alumínio ou uma liga de alumínio. Trata-se preferivelmente de alumínio ou de uma liga de alumínio por razões de tensão à corrosão e de flexibilidade. Fabrica-se o revestimento de metal de acordo com um dos métodos conhecidos do habilitado na técnica. Poderá referir-se especialmente aos documentos seguintes que descrevem os métodos que permitem realizar tubos compósitos plástico/metal: US 6822205, EP 0581208 A1, EP 0639411 BI, EP 0823867 BI, EP 0920972 Al. Preferivelmente, utiliza-se o método consistindo em:
• conformar ao redor de um tubo de plástico uma banda de metal que apresenta bordos longitudinais dobrados para um lado comum e colocados em apoio uns sobre os outros estendendo-se sensivelmente paralelamente ao eixo longitudinal do tubo em plástico,
• em seguida os bordos longitudinais são soldados juntos. Formando, por conseguinte uma junta de soldadura longitudinal.
Após ter soldado os bordos longitudinais da banda de metal, obtém-se por conseguinte um revestimento metálico tubular.
Ligante de adesão
Para melhorar a adesão da camada barreira C6, uma camada compreendendo um ligante de adesão é disposta vantajosamente entre a camada C5 e a camada barreira C6 e/ou entre a camada barreira C6 e a eventual camada C7. 0 ligante de adesão é, por exemplo uma poliolefina funcionalizada portadora de funções anidrido e/ou ácido. Trata-se, por exemplo de um copolímero:
- de etileno
e
- de um anidrido de ácido carboxílico insaturado, preferivelmente o anidrido maléico, ou de um ácido carboxílico insaturado, preferivelmente o ácido (met)acrílico
e
- eventualmente de (met) acrilato de alquila em Ci-C8 ou de um éster vinílico de ácido carboxílico saturado.
Pode também tratar-se de uma poliolefina ou de um copolímero do etileno e de pelo menos um monômero polar insaturado escolhido entre:
- (met)acrilatos de alquila em C1-C8, especialmente (met)acrilato de metila, de etila, de propila, de butila, de 2-etilhexila, de isobutila, de ciclohexila;
- ésteres vinílicos de ácidos carboxílicos saturados, especialmente o acetato de vinila ou propionato de vinila, sobre os quais um anidrido de ácido carboxílico insaturado ou um ácido carboxílico insaturado foram enxertados por via radicalar.
Preferivelmente, o ligante de adesão é uma poliolefina sobre as quais é enxertado por via radicalar um anidrido de ácido carboxílico insaturado ou um ácido carboxílico insaturado, preferivelmente o anidrido maléico. Pode tratar-se de um polietileno sobre o qual é enxertado o ácido (met)acrílico ou anidrido maléico ou um polipropileno sobre o qual é enxertado o ácido (met)acrílico ou o anidrido maléico. Pode-se citar a título de exemplo as poliolefinas funcionalizadas comercializadas pela sociedade ARKEMA sob as referências OREVAC® 18302, 18303s, 18334, 18350, 18360, 18365, 18370, 18380, 18707, 18729, 18732, 1 18750, 18760, PCES, CA100 ou pela sociedade UNIROYAL CHEMICAL sob a referência POLYBOND® 1002 ou 1009 (polietileno sobre o qual é enxertado do ácido acrílico).
A camada C7
O tubo pode compreender eventualmente uma camada C7 compreendendo pelo menos uma poliolefina, eventualmente em mistura com uma poliolefina funcionalizada. As poliolefinas utilizadas nas camadas C5 e C7 podem ser idênticas ou diferentes.
A camada de poliolefina C7 tem por função proteger mecanicamente o tubo. Preferivelmente, a camada C7 não compreende a poliolefina funcionalizada e a poliolefina utilizada é de preferência um polietileno, e vantajosamente um PEX.
Não se sairia do quadro da invenção se cada uma das camadas do Tubo em multicamadas, especialmente as camadas de poliolefina, contivessem aditivos habitualmente utilizados em mistura com termoplásticos, por exemplo os antioxidante, agentes lubrificantes, corantes, preto de carbono. O tubo pode também compreender de outras camadas, como por exemplo uma camada de isolação térmica ao redor do
Tubo em multicamadas.
De acordo com uma forma preferida (best mode), o tubo em multicamadas compreende (na ordem do interior para o exterior do tubo):
• eventualmente uma camada Ci compreendendo pelo menos um PVDF homo- ou copolímero;
• uma camada C2 compreendendo pelo menos um PVDF sobre qual foi enxertado por irradiação um anidrido de ácido carboxílico insaturado, preferivelmente o anidrido maléico, eventualmente em mistura com pelo menos um PVDF homo- ou copolímero compatível;
• uma camada C3 compreendendo pelo menos um EVOH;
• uma camada C4 compreendendo uma ligante de adesão;
• uma camada C5 compreendendo pelo menos um polietileno, preferivelmente um PEX; eventualmente uma camada C6 tal como foi descrita previamente;
• eventualmente uma camada C7 tal como foi descrita previamente.
Extensões da invenção a de outras formas de estruturas muiticamadas
A invenção pode ser estendida de outras formas de estruturas multicamadas. Assim, a invenção tratou mais geralmente com uma estrutura multicamada compreendendo (na ordem do interior para o exterior) as camadas C1 a C7 tal como foi descrito, cada camada disposta uma contra a outra na ordem indicada. Esta estrutura multicamada pode apresentar-se sob a forma de corpos ocos, contâiner, garrafa,... Pode tratar-se, por exemplo de um reservatório de gasolina. Utiliza-se a técnica de extrusion-insuflagem (ou insuflagem de corpos ocos) ou de injeção- insuflagem.
Espessura das camadas
Pref erivelmente, as camadas C1, C2, C3, C4 e C6 apresentam cada uma espessura compreendida entre 0,01 e 30 mm, vantajosamente entre 0,05 e 20 mm, pref erivelmente entre 0,05 e 10 mm. As camadas C5 e C7 apresentam preferivelmente cada uma espessura compreendida entre 0,01 e 10000 mm, vantajosamente entre 0,5 e 2000 mm, preferivelmente entre 0,5 e 1000 mm.
Obtenção dos tubos
Os tubos sem revestimento de metal são fabricados por co-extrusão. Quando a poliolefina da camada C5 e/ou a eventual camada C7 é um PEX de tipo B (reticulação por grupamentos silanos), começa-se por extrusar a poliolefina não reticulada. A reticulação é realizada mergulhando em seguida os tubos extrudados em piscinas de água quente. Quando a poliolefina da camada C5 e/ou da camada C7 eventual é um PEX de tipo A (reticulação com a ajuda de um iniciador radicalar), a reticulação é realizada com a ajuda de um iniciador radicalar que se ativa termicamente durante a extrusão.
Os tubos com revestimento de metal são fabricados após co-extrusão das camadas C1 a C5, e a eventual camada de ligante de adesão entre a camada Ce e a camada C5, em seguida uma banda de metal enrolada ao redor das camadas assim obtidas. Os bordos longitudinais podem ser soldados juntos para formar uma junta de soldadura longitudinal. Pode-se em seguida se estiver previsto extrusar as outras camadas, isto é, a camada eventual C7 e se a camada C7 está presente, eventualmente uma camada de ligante de adesão entre a camada C6 e a camada C7.
Utilização dos tubos
0 tubo em multicamadas pode ser utilizado para o transporte de diferentes fluidos. 0 tubo é adequado para o transporte da água, especialmente da água quente, em especial o transporte de água quente em rede. 0 tubo pode ser utilizado para o transporte de água quente de aquecimento (temperatura superior a 60°C, ou mesmo 90°C). Um exemplo de aplicação interessante é a do aquecimento radiante pelo solo (pavimento radiante) no qual o tubo utilizado para veicular a água quente é disposto sob o solo ou o pavimento. A água é aquecida por uma caldeira e veiculada através do tubo. Outro exemplo é no qual o tubo serve para veicular a água quente para um radiador. 0 tubo pode, por conseguinte ser utilizado para os sistemas de aquecimento de água por radiação. A invenção é também relativa a um sistema de aquecimento em rede compreendendo o tubo da invenção.
A resistência química do tubo é adaptada a uma água que contém aditivos químicos (geralmente em baixas quantidades, inferiores a 1%) que podem alterar as poliolefinas, especialmente o polietileno, sobretudo à quente. Estes aditivos podem ser agentes oxidantes como o cloro e o ácido hipocloroso, os derivados clorados, a água de lixivia, o ozônio,...
Para as aplicações nas quais a água que circular é uma água potável, uma água destinada as aplicações médicas ou farmacêuticas ou um líquido biológico, é preferível ter uma camada de polímero fluorado não modificado como camada em contato com a água (camada Ci) . Os microrganismos (bactérias, germes, fungos,...) têm pouca tendência a desenvolver-se sobre um polímero fluorado, especialmente sobre o PVDF. Além disso, é preferível que a camada em contato com a água ou o líquido biológico seja uma camada de polímero fluorado não modificado que uma camada de polímero fluorado modificado para evitar a migração de monômero insaturado não enxertado (livre) na água ou o líquido biológico.
As propriedades barreira do tubo torna-o utilizável para o transporte de água nos terrenos poluídos travando a migração dos contaminantes para o fluido transportado. As propriedades barreira são também úteis para evitar a migração do oxigênio na água (DIN 4726) , o que pode ser nefasto no caso onde o tubo é utilizado para transportar a água quente de aquecimento (a presença de oxigênio é fonte de corrosão das peças em aço ou em ferro da instalação de aquecimento). Deseja-se igualmente travar a migração dos contaminantes presentes na camada de poliolefina (antioxidantes, resíduos de polimerização,...) para o fluido transportado.
Mais geralmente, o tubo em multicamadas é utilizável para o transporte de produtos químicos, especialmente os susceptíveis de degradar quimicamente as poliolefinas.
O tubo em multicamadas pode também ser utilizado para o transporte de um gás, especialmente de um gás sob pressão. Quando a poliolefina é um polietileno de tipo PE80 ou um PElOO, é adaptado especialmente para uma tensão a pressões superiores a 1,0 MPa, ou mesmo superiores a 2,OMPa bar, ou mesmo ainda superiores a 3,OMPa. O gás pode ser de diferente natureza. Pode tratar-se por exemplo:
de um hidrocarboneto gasoso (por exemplo, o gás urbano, alcano gasoso, especialmente o etano, o propano, o butano, alceno gasoso, especialmente o etileno, o propileno, o butileno),
• nitrogênio, hélio,
• hidrogênio,
• oxigênio,
• um gás corrosivo ou suscetível de degradar o polietileno ou o polipropileno. Por exemplo, pode tratar-se de um gás ácido ou corrosivo, como H2S ou HCl ou HF.
Mencionará-se também o interesse destes tubos para as aplicações ligadas à climatização nas quais o gás que circula é um criogênio. Pode tratar-se de CO2, especialmente de CO2 supercrítico, gases HFC ou HCFC. A camada Ci eventual ou a camada C2 resistem bem a estes gases porque trata-se de polímeros fluorados. Preferivelmente, o polímero fluorado das camadas C1 e C2 é de PVDF, porque resiste particularmente bem. É possível que o criogênio condense em certos pontos do circuito de climatização e seja líquidp. O tubo em multicamadas pode por conseguinte também aplicar no caso onde o gás criogênio condensou sob forma líquida.
o fluido pode ser também um combustível, por exemplo uma gasolina
o tubo em multicamadas pode também ser utilizado para o transporte de uma combustível, por exemplo uma gasolina, especialmente uma gasolina que contem um álcool. A gasolina pode ser, por exemplo a gasolina M15 (15% metanol, 42,5% tolueno e 42,5% de iso octano), o Fuel C (50% tolueno, 50% isooctano), o CEIO (10% de etanol e 90% de uma mistura que contém 45% tolueno e 45% de isooctano). Pode tratar-se também de MTBE.
[Exemplos]
Os exemplos seguintes ilustram a invenção de acordo com a melhor forma (best mode) prevista pelos inventores. São dados a título ilustrativo e não limitam o alcance da invenção.
PRODUTOS UTILIZADOS
PEX: a camada de PEX foi obtida partir de uma mistura que contem 95% de grau BORPEX ME-2510 e 5% de grau MB-51 vendido por BOREALIS.
KYNAR® 2750-10: PVDF comercializado pela sociedade ARKEMA, de melt-flow 20 g/10 min (230°C, 5 kg) e temperatura de fusão da ordem de 135°C.
KYNAR® 720: PVDF homopolímero da sociedade ARKEMA, melt-flow 20 g/10 min (230°C, 5 kg) e temperatura de fusão do ordem de 170°C.
KYNAR® 710: PVDF homopolímero da sociedade ARKEMA, melt-flow 25 g/10 min (230 °C, 5 kg) e temperatura de fusão do ordem de 170°C.
PVDF-1: KYNAR® 710 sobre qual enxertou-se por irradiação do anidrido maléico. O enxerto foi realizada misturando numa extrusora bivis do KYNAR® 710 com 2% em peso de anidrido maléico. A mistura é granulada em seguida ensacada em sacos Estanques em alumínio, em seguida os sacos e a sua mistura são irradiados sob 3 Mrad com a ajuda de uma bomba ao cobalto 60 durante 17 horas. O produto é recuperado e desgaseifiçado sob vácuo para eliminar o anidrido maléico residual não enxertado. O teor de anidrido maléico enxertado é de 1% (espectroscopia infravermelha). O MFR do PVDF-I é de 15 g/10 min (230°C, 5 kg).
OREVAC® 18303s: polietileno enxertado por anidrido maléico tendo um MFI de 2 (190°C, 2,16 kg) e um ponto de fusão 124°C.
SOARNOL® 2903 DT: EVOH comercializado pela sociedade NIPPON GOHSEI que contém 2 9% molar de etileno, tendo um MFI de 3,2 (210 ° C, 2,16 kg), um ponto de fusão igual a cerca de 188°C e uma temperatura de cristalização de cerca de 163°C. Apresenta uma permeabilidade a o oxigênio de 0,4 cm3 20 μm/m2 dia atm a 20°C.
Exemplo 1 (de acordo com a invenção)
Tubo: PEXcamada externa (800 μm) /OREVAC® (50 μm) /SOARNOL 2903 DT (50 μm)/[70% KYNARFLEX®+30% PVDF-1] (50 μm) /KYNAR® 720 camada interma (100 μm) .
Sobre uma extrusora tubo de tipo Mc Neil que permite a co-extrusão de 5 camadas, um tubo é preparado em co- extrusão na ordem exterior do tubo para interior do tubo as camadas seguintes: 800 μm da mistura ME-2510/MB-51, 50 μm de OREVAC® 18303s, 50 μm de EVOH, 50 μm de uma mistura que contém 70% peso de KYNAR Flex® 2750-10 e 30% peso do PVDF-I e por último 100 μm de KYNAR® 720. O tubo coextrudado com uma temperatura superior vizinha de 240°C e uma velocidade de linha de 15 m/minuto. Coloca-se em seguida os tubos assim obtidos em piscina aquecida para 70°C durante 1 dia para reticular o PE. A camada de KYNAR® 720 é a camada interna e a camada de PEX é a camada externa.
A adesão obtida por revestimento circunferencial é de 55 N/cm na interface EVOH/OREVAC®. Nenhum valor de adesão é mensurável entre a mistura (PVDF-1 + 2750-10) e o EVOH pois a adesão é excelente e o interface não pode ser começada.
Exemplo 2 (de acordo com a invenção)
Tubo: PEXcamada externa (800 μπι) /OREVAC® (50 μm) /SOARNOL 2903 DT (50 μπι)/[50% KYNARFLEX® + 50% PVDF-1] (50 μm) /KYNAR® 72 0Camada interna (100 μm)
Sobre uma extrusora de tubo que permite a co-extrusão de 5 camadas de tipo Mc Neil, um tubo é preparado coextrudindo do exterior para o intérieur 800 μm da mistura ME-2510/MB-51, 50 μm de OREVAC® 18303s, 50 μm de EVOH, 50 μm de uma mistura que contém 50% peso de KYNAR Flex® 2750- 10 e 50% peso do PVDF-1 e por último 100 μm de KYNAR® 720.
O tubo coextrudado com uma temperatura superior vizinha de 240°C e uma velocidade de linha de 15 m/minuto. Coloca-se em seguida os tubos assim obtidos em piscina aquecida para 70°C durante 1 dia para reticular o PE. A camada de KYNAR® 720 é a camada interna e a camada de PEX é a camada externa.
A adesão obtida por revestimento circunferencial é de 57 N/cm na interface EVOH/OREVAC®. Nenhum valor de adesão é mensurável entre a mistura (PVDF-1 + 2750-10) e o EVOH pois a adesão é excelente e a interface não pode ser começada.
Exemplo 3 (de acordo com a invenção)
Tubo: PEXcamada externa (800 μm) /OREVAC® (50 um)/SOARNOL 2903 DT (50 μm) / [3 0% KYNARFLEX® + 70% PVDF-1] (50 μm)/KYNAR® 720 Camada interna (100 μm)
Sobre uma extrusora de tubo que permite a co-extrusão de 5 camadas de tipo Mc Neil, um tubo é preparado coextrudindo do exterior para o interior 8 00 μm de polietileno, 50 μm de OREVAC® 18303s, 50 μm de EVOH, 50 μm de uma mistura que contém 30% peso de KYNAR Flex® 2750-10 e 70% peso do PVDF-1 e por último 100 μm de KYNAR® 720. O tubo coextrudado com uma temperatura superior vizinha de 240°C e uma velocidade de linha de 15 m/minuto. Coloca-se em seguida os tubos assim obtidos em piscine aquecido para 70 °C durante 1 dia para reticular o PE. A camada de KYNAR® 720 é a camada interna e a camada de PEX é a camada externa. A adesão obtida por revestimento circunferencial é de 56 N/cm na interface EVOH/OREVAC®, nenhum valor de adesão é mensurável entre a mistura (PVDF-1 + 2750-10) e o EVOH pois a adesão é excelente e a interface não pode ser começada.

Claims (24)

1. Tubo em multicamadas caracterizado pelo fato de compreender (na ordem do interior para o exterior do tubo): • eventualmente uma camada Cl compreendendo pelo menos um polímero fluorado; • uma camada C2 compreendendo pelo menos um polímero fluorado funcionalizado, eventualmente mistura com pelo menos um polímero fluorado; • uma camada barreira C3 compreendendo um polímero barreira escolhido entre o EVOH ou uma mistura a base de EVOH, o PGA OU O PDMK; • uma camada C4 de um ligante de adesão; • uma camada C5 compreendendo pelo menos uma poliolefina, eventualmente em mistura com pelo menos uma poliolefina funcionalizada; • eventualmente uma camada barre ira Cs! • eventualmente uma camada C7 compreendendo pelo menos uma poliolefina, eventualmente em mistura com pelo menos uma poliolefina funcionalizada.
2. Tubo em multicamadas, de acordo com a reivindicação -1, caracterizado pelo fato das camadas aderirem entre si na sua zona de contato respectivas.
3. Tubo em multicamadas, de acordo com a reivindicação -1 ou 2, caracterizado pelo fato do polímero f luorado da camada Ci e/ou da camada C2 ser um polímero tendo na sua cadeia pelo menos um monômero escolhido entre os compostos que contêm um grupo vinila capaz de se abrir para polimerizar e que contém, diretamente ligado a este grupo vinila, pelo menos um átomo de flúor, um grupo fluoroalquila ou um grupo fluoroalcóxi.
4. Tubo em mui ti camadas, de acordo com qualquer uma reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato do polímero fluorado da camada Ci e/ou da camada C2 ser um homo- ou copolímero do VDF que contém pelo menos 50% em peso de VDF ou um EFEP.
5. Tubo em multicamadas, de acordo com qualquer uma reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato do polímero fluorado funcionalizado ser um polímero fluorado sobre o qual é enxertado por irradiação pelo menos um monômero insaturado.
6. Tubo em multicamadas, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato do polímero fluorado sobre o qual é enxertado o monômero insaturado ser um homo- ou copolímero do VDF que contém pelo menos 50% em peso de VDF.
7. Tubo em multicamadas, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato do monômero insaturado enxertado sobre o polímero fluorado possuir uma dupla ligação C=C assim como pelo menos uma função polar que pode ser uma função ácido carboxílico, sal de ácido carboxílico, anidrido de ácido carboxílico, épóxido, éster de ácido carboxílico, silila, alcóxisilano, amida carboxílico, hidróxi ou isocianato.
8. Tubo em multicamadas, de acordo com qualquer uma reivindicações 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato do monômero insaturado enxertado sobre o polímero fluorado ser um ácido carboxílico insaturado tendo 4 a 10 átomos de carbono e os seus derivados funcionais, preferivelmente um anidrido.
9. Tubo em multicamadas, de acordo com qualquer uma reivindicações 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato do monômero insaturado que é enxertado ser o ácido metacrílico, o ácido acrílico, o ácido maléico, o ácido fumárico, o ácido itacônico, o ácido citracônico, o ácido undecilênico, o ácido alilsuccínico, o ácido ciclohex-4- eno-1,2-dicarboxllico, o ácido 4-metil-ciclohex-4-eno-l,2- dicarboxílico, o ácido biciclo(2,2,1)hept-5-eno-2,3 - dicarboxílico, o ácido x-metilbiciclo(2,2,1-hept-5-eno-2,3 - dicarboxílico, o undecilenato de zinco, de cálcio ou de sódio, o anidrido maléico, o anidrido itacônico, o anidrido citracônico, o anidrido diclororaaléico, o anidrido difluoromaléico, o anidrido itacônico, o anidrido crotônico, o acrilato ou metacrilato de glicidila, do éter de alil glicidila, os vinilas silanos, de preferência o vinil trimetóxisilano, o vinil trietóxisilano, o vinil triacetóxisilano, o γ-metacriloxipropiltrimetóxisilano.
10. Tubo em multicamadas, de acordo com qualquer uma reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizado pelo fato da camada barreira C6 compreender: EVOH ou uma mistura à base de EVOH; o polidimetil ceteno (PDMK); o poli(ácido glicolíco) (PGA).
11. Tubo em multicamadas, de acordo com qualquer uma reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizado pelo fato da camada barreira C6 ser um revestimento de metal.
12. tubo em multicamadas caracterizado pelo fato de compreender (na ordem do interior para o exterior do tubo): eventualmente uma camada C1 compreendendo pelo menos um PVDF homo- ou copolímero; uma camada C2 compreendendo pelo menos um PVDF sobre qual foi enxertado por irradiação um anidrido de ácido carboxílico insaturado, preferivelmente o anidrido maléico, eventualmente em mistura com pelo menos um PVDF homo- ou copolímero compatível; · uma camada C3 compreendendo pelo menos um EVOH; • uma camada C4 compreendendo um ligante de adesão; • uma camada C5 compreendendo pelo menos um polietileno, preferivelmente um PEX; • eventualmente camada barreira Ce tal como foi definida na reivindicação 10 ou 11; • eventualmente uma camada C7 compreendendo pelo menos uma poliolefina, eventualmente em mistura com pelo menos uma poliolefina funcionalizada.
13. Tubo em multicamadas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ou 12, caracterizado pelo fato do ligante de adesão de C4 compreender pelo menos uma poliolefina funcionalizada, eventualmente em mistura com pelo menos uma poliolefina.
14. Tubo em multicamadas, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato da poliolefina funcionalizada da camada C4 possuir preferivelmente funções capazes de reagir com as funções que estão sobre o EVOH, o PGA ou o PDMK.
15. Tubo em multicamadas, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato da poliolefina funcionalizada ser portadora de funções anidrido e/ou ácido.
16. Tubo em multicamadas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13, 14 ou 15, caracterizado pelo fato da poliolefina funcionalizada ser um copolímero de etileno e de um anidrido de ácido carboxílico insaturado, preferivelmente o anidrido maléico, ou de um ácido carboxílico insaturado, preferivelmente o ácido (met)acrílico, e eventualmente de (met)acrilato de alquila em C1-C8 ou de um éster vinílico de ácido carboxílico saturado.
17. Tubo em multicamadas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, -13, 14, 15 ou 16, caracterizado pelo fato de uma camada de um ligante de adesão é disposta entre C5 e C6 e/ou entre C6 e C7.
18. Utilização de um tubo de qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, -14, 15, 16 ou 17 caracterizado pelo fato de que é para o transporte da água, especialmente de água quente, de produtos químicos, de um gás.
19. Utilização de um tubo de qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, -14, 15, 16 ou 17 caracterizado pelo fato de que é para veicular um combustível.
20. Utilização de um tubo de qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, -14, 15, 16 ou 17 caracterizado pelo fato de que é para veicular a água quente num aquecimento radiante pelo solo (pavimento radiante) ou para veicular a água quente para um elemento radiante.
21. Utilização de um tubo de qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, -14, 15, 16 ou 17 caracterizado pelo fato de ser para os sistemas de aquecimento por radiação.
22. Utilização, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato que o gás é um hidrocarboneto gasoso, nitrogênio, hélio, hidrogênio, oxigênio, um gás corrosivo ou suscetível de degradar o polietileno ou o polipropileno, um criogênio.
23. Sistema de aquecimento por radiação caracterizado pelo fato de compreender pelo menos um tubo em multicamadas de qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, -9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 ou 17.
24. Estrutura de multicamadas caracterizada pelo fato de compreender na ordem do interior para o exterior as camadas C1a C7 tal como definida em qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, -14, 15, 16 ou 17.
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