SE511590C2 - Komponentblandning, en av flera skikt uppbyggd brandbeständig produkt, samt förfarande för framställning därav - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 511 590 storleksordningen 6-10 bar. Dessutom fordras att röret uppvisar brandresistens.

Då den produkt som erhålls medelst det framställningsför- farande och den komponentblandning som föreslås av den fö- religgande uppfinningen är särskilt väl lämpad för en app- likation av det ovannämnda slaget skall uppfinningen här- efter i exemplifierande men icke begränsande syfte beskri- vas med hänsyn till en sådan applikation.

Det är inom tidigare teknik känt att genom extrudering av komponentblandningar producera rör med väsentligen homogen Det är bland annat känt att flam- PEX, för elektriska applikationer genom att tillsätta halogenerade materialsammansättning. hämma kommersiella tvärbindbara polyetensorter, föreningar eller höga koncentrationer av mineraler till dessa. En nackdel är därvid att brandresistensen erhålls på bekostnad av de mekaniska egenskaperna hos de kablar eller rör som tillverkas på detta sätt. Halogenerade flam- hämningsmedel är dessutom icke önskvärda av miljöhänsyn. I elektriska kan de vid mindre anläggningar bränder ge starkt korrosiva (och giftiga) gaser som kan förstöra hela anläggningen.

Ett material som är i. sig brandresistent och har till- fredsställande mekaniska egenskaper är polyvinylidenfluo- PVDF , sistens och flamsäkerhet vid rid, vilken framför allt utmärks av god kemikaliere- Skulle emellertid en sádan fluorplast som PVDF utsättas för kraf- förhöjd temperatur. tig yttre värmepåverkan eller eld, från en extern brand- källa, starkt korrosiva gaser. Ytterligare nackdelar är dess höga densi- har den nackdelen av att då avge giftiga, tet och höga pris.

För att framställa ett rör, i synnerhet kylvattenrör, är det enligt tidigare teknik även känt att först framställa lO l5 20 25 30 35 511 590 ett rör av ett sådant material, företrädesvis polyeten, att erforderliga mekaniska och även elektriska egenskaper erhålls hos röret och att därefter genom en påextrudering förse röret med en yttermantel av en polymer som är i sig själv flamsäker eller har gjorts flamsäker med hjälp av En nackdel med detta för- farande är emellertid att det är relativt komplicerat och ovan nämnda redan kända teknik. dålig vidhäftning erhålls mellan yttermanteln och själva röret. Dålig vidhäftning leder i sin tur till gränsskikt som påverkar de dielektriska egenskaperna negativt. Pro- blem kan även uppstå om en sådan extruderad profil efter- bearbetas, t.ex. genom varmböjning, varvid skikten kan de- laminera.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med den föreliggande uppfinningen är att till- handahålla en komponentblandning som tillåter att man ge- nom extrudering i ett enda steg åstadkommer en produkt som är uppbyggd av flera skikt med olika sammansättning för att därigenom möjliggöra framställning av en produkt med olika egenskaper i de olika skikten, och att god vidhäft- ninc mellan skikten erhålls.

Detta syfte uppnås med den inledningsvis definierade kom- ponentblandningen, vilken är kännetecknad av att den inne- fattar en första komponent och en andra komponent, vilken har högre viskositet än den första komponenten.

Därigenom kommer de olika komponenterna, beroende på deras bilda Som regel intar den skiljaktiga viskositet, att företrädesvis olika skikt komponent i den extruderade produkten. som har den lägsta viskositeten vid bearbet- ningsbetingelserna perifera positioner hos den extruderade Dessa produkten och bildar därvid ytterytor hos denna. ytors egenskaper kan därigenom styras genom lämpligt val 10 15 20 25 30 35 511 590 av den komponent som har lägst viskositet, medan egen- skaperna hos de skikt som innefattar den komponent som har högre viskositet i sin tur kan styras genom lämpligt val av denna komponent.

Enligt ett föredraget utföringsexempel av komponentbland- ningen enligt uppfinningen innefattar den första komponen- ten en första polymer som är en termoplast och innefattar den andra komponenten en andra polymer som även den är en termoplast.

Därigenom erhålls i synnerhet fördelen av att sådana poly- merer endast genom en måttlig upphettning kan bringas att övergå till en plastisk formbar smälta som väl lämpar sig för extrudering. Till exempel används kristallina termo- plaster, bland vilka man återfinner ett flertal som är väl lämpade för användning i belastade detaljer, såsom exem- pelvis kylvattenrör. Sådana plaster, såsom t.ex. polyeten, har dessutom ofta fördelen av att vara billiga. Även amorfa termoplaster som PVC och semi- eller delkristallina termoplaster som polyamid är användbara. Den första och andra komponenten är därvid företrädesvis inte molekylärt blandbara med varandra.

Enligt ytterligare ett föredraget utföringsexempel av kom- ponentblandningen enligt uppfinningen innefattar den första komponenten ett flamhämmande medel. stor del skikt som till eller till största delen innefattar den första komponenten att upp- Därigenom kommer visa flamsäkerhet. Eftersom den första komponenten före- trädesvis kommer att föreligga i den extruderade produk- tens perifera område, möjliggörs därigenom framställningen av exempelvis rör hos vilka ytterytan är bildad av ett skikt som till övervägande del eller helt och hållet be- står av den första komponenten och därigenom är flamsäker. 10 15 20 25 30 35 511 590 Genom lämpligt val av den andra komponenten kan därigenom en rörprodukt erhållas som är väl lämpad att användas som kylvattenrör hos vilka kraven på mekaniska och elektriska egenskaper samt flamsákerhet är tillgodosedda.

Enligt ytterligare ett föredraget utföringsexempel av kom- ponentblandningen enligt uppfinningen innefattar det flam- hämmande medlet en icke halogenerad förening, såsom en fosfor- eller kiselhaltig förening eller mineraler, ägnad att förläna den första polymeren dess flamhämmande egen- skaper.

Det flamhämmande medlets karaktär bör vara sådan att det företrädesvis föreligger enbart i liten mängd i den första komponenten och inte sprider sig även i den andra kompo- nenten. Därigenom undviks exempelvis att den första kompo- vilket skulle kunna leda till att onödigt stora mängder av detta skulle tillsättas försämrade mekaniska egenskaper skulle erhållas i hos den nenten utarmas pà sitt flamhämmande medel, behöva blandningen samtidigt som exempelvis andra komponenten. Genom utnyttjandet av en icke halogene- rad förening är det möjligt att undvika bildandet av gif- tiga, korrosiva halcgeninnehàllande gaser i den händelse att ett skikt bildat av den första komponenten trots allt skulle utsättas för kraftig värme eller eld.

Enligt ytterligare ett föredraget utföringsexempel av kom- ponentblandningen enligt uppfinningen innefattar denna ett medel för vidmakthällande av en fördelning av en komponent i en annan komponent.

Därigenom förhindras att det i ett skikt som exempelvis innefattar en matris av den andra komponenten och ett flertal partiklar eller liknande av den första komponenten sker en koalescering av den första komponentens partiklar.

Pä så vis undviks ojämna materialfördelningar och egenska- 10 15 20 25 3Û 35 511 590 per, till exempel lokalt försämrade mekaniska egenskaper, hos en produkt erhàllen utifrån den uppfinningsenliga kom- ponentblandningen.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhanda- hälla ett förfarande för framställning av en produkt som är uppbyggd av flera skikt, varvid förfarandet skall vara enkelt och tillåta att den framställda produkten uppvisar skiljaktiga sammansättningar och egenskaper hos olika sà- dana skikt. Detta syfte uppnás med det inledningsvis defi- nierade förfarandet, vilket är kännetecknat av att det innefattar - beredning av en komponentblandning enligt uppfin- ningen och - extrudering av blandningen för ástadkommande av pro- dukten.

Genom extruderingen av den uppfinningsenliga komponent- blandningen erhålls, såsom beskrivits ovan en differentie- rad lokalisering av den första och andra komponenten så att dessa huvudsakligen kommer att föreligga i skiljaktiga skikt. Det inte utesluts därmed att blandstrukturer' kan förekomma i ett skikt, till exempel att den första kompo- nenten förekommer som mer eller mindre sammanhängande par- tiklar i ett skikt där den andra komponenten bildar en ma- tris eller vice versa. Förfarandet resulterar i att en god vidhäftning eller bindning mellan olika skikt kan erhål- las.

Enligt ett föredraget utföringsexempel av förfarandet en- ligt uppfinningen extruderas blandningen av de första och andra komponenterna till en rörformad produkt, hos vilken inner- och ytterytor är definierade genom skikt som huvud- sakligen innefattar den första komponenten och hos vilken ett mellan nämnda ytor beläget skikt innefattar den andra 10 15 20 25 30 35 511590 komponenten. Övergången mellan skikten kan vara mer eller mindre diffus eller markant.

I det fallet att den första komponenten uppvisar god flam- säkerhet och den andra komponenten i synnerhet uppvisar goda mekaniska egenskaper, till exempel förmåga att under lång tid och relativt hög temperatur uppta betydande spän- ningar, tillåts därigenonl att framställa exempelvis ett kylvattenrör som uppvisar såväl önskade mekaniska egenska- per som flamsäkerhet vid dess ytteryta. Principen för för- farandet är naturligtvis även tillämplig då andra speci- fika särdrag önskas hos den extruderade produkten än just flamsäkerhet och mekanisk hållfasthet.

Enligt ytterligare ett föredraget utföringsexempel av för- farandet enligt uppfinningen väljs den första och den andra komponenten så att viskositetsförhållandet nflfih mel- lan dessa är åtminstone 1/2 vid nämnda extrudering, d.v.s. under de givna extruderingsbetingelserna. Genom att välja de respektive komponenterna så att ett visst viskositets- förhállande föreligger mellan dessa, skiktens tjocklek. d.v.s. ju större skillnaden i viskositet mellan komponen- styrs de respektive Ju större viskositetsförhållandet är, terna är vid extruderingsbetingelserna, ju mer kommer dessa att koncentreras till olika respektive skikt. Det kyl- vattenrör visat sig att viskositetsförhållandet mellan den har vid tillverkning av extruderade profiler, t.ex. första och andra komponenten företrädesvis är åtminstone 1/2.

Enligt ett ytterligare föredraget utföringsexempel av för- farandet enligt uppfinningen väljs den första och den andra komponenten så att viskositetsförhållandet mellan dessa nflfih är åtminstone 1/3 vid nämnda extrudering. Däri- genom erhålls en koncentrering av respektive komponent 511 590 10 15 20 25 30 till respektive skikt som i fallet med flamsäkra, meka- niskt hållfasta kylvattenrör är särskilt fördelaktig.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhanda- hålla en produkt som innefattar flera skikt och hos vilket de respektive skikten uppvisar inbördes olika egenskaper, till exempel avseende flamsäkerhet, mekanisk hållfasthet och elektriska egenskaper. Detta syfte uppnås med den in- ledningsvis definierade produkten, vilken är kännetecknad av att den innefattar en extruderad komponentblandning en- ligt uppfinningen.

Enligt ett föredraget utföringsexempel av produkten enligt uppfinningen innefattar denna åtminstone ett första skikt, vilket huvudsakligen innefattar den första komponenten, och ett andra skikt vilket innefattar den andra komponen- ten. Det andra skiktet innefattar därvid en större andel av den andra komponenten och en mindre andel av den första komponenten. som be- Därigenom. erhåller produkten skikt träffande sammansättning och därigenom egenskaper skiljer sig från varandra. De respektive skiktens tjocklekar och egenskaper kan i sin tur varieras genom lämpligt val av de ingående komponenterna med avseende på exempelvis viskosi- tet och sammansättning samt genom lämpligt val av sådana processparametrar som temperatur och skjuvhastighet vid extruderingen.

Ytterligare fördelar med och särdrag hos den föreliggande uppfinningen kommer att framgå av den följande, detalje- rade beskrivningen samt av övriga osjälvständiga patent- krav. 10 15 20 25 30 35 511 590 KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN Den föreliggande uppfinningen skall härefter i exemplifie- rande men icke begränsande syfte beskrivas mer detaljerat med hänvisning till den bifogade ritningen, på vilken: Fig 1 visar ett tvärsnitt av ett utföringsexempel på en produkt enligt uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV ETT UTFÖRINGSEXEMPEL I Fig 1 visas ett utföringsexempel på den uppfinningsen- liga produkten, vilken innefattar ett flertal skikt 1, 2, 3, bland vilka åtminstone ett skikt 3 uppvisar en skiljak- tig sammansättning och struktur relativt övriga skikt l, 2. Första skikt l, 2, ytor, i detta fall inneromfânget respektive ytteromfànget vilka bildar produktens perifera hos ett rör, innefattar huvudsakligen en första komponent 4, vilken på grund av sin viskositet koncentrerats till dessa skikt i samband med en föregående extrudering av en uppfinningsenlig komponentblandning. Det andra, mellanlig- gande skiktet 3 innefattar här en större andel av en andra komponent 5 och en mindre andel av den första komponenten 4. Den andra komponenten 5 har vid extruderingen högre viskositet än den första komponenten 4 och kommer av denna orsak ej att koncentreraëftill perifera ytor hos produk- valet av såsom ten. Beroende av processparametrar, skjuvhastighet och temperatur samt av inbördes viskosi- tetsförhållande mellan den första och den andra komponen- ten kommer en större eller mindre mängd av den första kom- ponenten att föreligga i. det andra skiktet 3. En stor skillnad i viskositet mellan den första och den andra kom- ponenten utnyttjas vid extruderingen för åstadkommande av tjockare och homogenare första skikt 1, men får till följd _ 511 590 10 15 20 25 30 35 10 att en sämre dispersion av den första komponenten 4 i den andra komponenten 5 erhålls i det andra skiktet 3.

För att erhålla och vidmakthålla en god fördelning av en komponent i en annan, i detta fall den första komponenten 4 i den andra komponenten 5, innefattar den. komponent- blandning som extruderats för åstadkommande av produkten ett särskilt medel, en så kallad kompatibilisator, vars uppgift är att åstadkomma morfologistabilisering och för- hindra koalescens hos produktens komponenter. Följaktligen motverkar detta medel i detta fall att den i. det andra skiktet 3 dispergerade första komponenten 4 inte koalesce- rar och bildar större sammanhängande partier, utan även fortsättningsvis föreligger i ett väl fördelat tillstånd i en matris som utgörs av den andra komponenten 5. Nämnda medel är dessutom av sådant slag att det gynnar interak- tion mellan de respektive komponenterna och därigenom bättre vidhäftning mellan skikten, Medlet för vidmakthàllande av vilket gynnar produk- tens mekaniska egenskaper. fördelningen innefattar en sampolymer eller en med reak- tiva grupper påympad polymer, företrädesvis den andra po- lymeren med reaktiva grupper, i detta fall funktionalise- rad eller modifierad PE.

Den. komponentblandning som används för framställning av produkten är i detta fall en smält blandning av polymerer, i vilken den första komponenten 4 och den andra komponen- ten 5 ingår. Produkten är ett kylvattenrör. Den första komponenten innefattar en delkristallin eller, alternativt vätskekristallin termoplast, i detta fall exempelvis po- lyamid 12 eller polyester (LCP), samt ett flamhämmande me- del för att åstadkomma flamsäkerhet hos de ytor som bildas av det eller de första skikten 1, 2. I synnerhet fordrar rörets ytteromfàng härvid ett sådant flamsäkert skikt. Det andra skiktet 3 har en betydligt större tjocklek än det första skiktet 1, 2 och har som sin främsta uppgift att ge 10 15 20 25 30 35 511 590 ll produkten goda mekaniska egenskaper. För detta ändamål innefattar det andra skiktet 3 huvudsakligen den andra komponenten 5, vilken i sin tur innefattar en andra polymer, vilken i sin tur lämpligtvis innefattar en poly- olefin, i detta fall polyeten. Det andra skiktet 3 inne- fattar även en mindre mängd av däri dispergerad första komponent 4.

Den flamhämmande förmågan hos den första komponenten kan erhållas genom utnyttjande av en första polymer som i sig själv är flamsäker. Alternativt innefattar den första kom- ponenten ett flamhämmande medel, varvid det flamhämmande medlet innefattar en mindre mängd av en icke halogenerad förening ägnad att förläna den första polymeren, t.ex. polyamid 12, dess flamhämmande egenskaper.

Framställningsförfarandet sker på följande sätt: Inledningsvis bereds den uppfinningsenliga komponentbland- ningen genom att den första och den andra komponenten blandas samman. De respektive komponenterna kan därvid fö- religga i form av granulat som senare smälts eller i form smälter. alternativt, sätts även medlet för vidmakthállande av en fördelning av Till själva komponentbland- ningen eller, till någon av komponenterna en komponent i en annan.

Komponentblandningen placeras därefter i en extruder, fö- reträdesvis en dubbelextruder' och extruderas därefter i denna så att en produkt med önskad profil erhålls. Det vi- sade utföringsexemplet avser därefter en rörformad. pro- dukt, skulle likaväl kunna avse en produkt med skiljaktig form, lämplig att användas som kylvattenledning, men till exempel en platt produkt ägnad att användas som sådan eller ägnad att böjas och svetsas samman till en rörformad produkt. 511 590 12 Naturligtvis kommer en rad varianter och alternativa utfö- ringsexempel att vara uppenbara för fackmannen inom omrâ- det utan denne därför fràngàr själva uppfinningen.

Uppfinningen skall därvid vara definierad enbart genom vad som framgår av de bifogade kraven, ritningen och beskriv- ningen i Övrigt.

Claims (19)

10 15 20 25 35 511 590 13

1. Komponentblandning ägnad att extruderas för åstadkom- skikt innefattar en första komponent (4) (5), och varvid den första komponenten kanneteçknad av att halogenerad mande av en av flera uppbyggd produkt, varvid komponentblandningen och en andra komponent vilken har högre viskositet än den första komponenten, (4) innefattar ett flamhämmande medel, innefattar en icke det flamhämmande medlet förening. kàngegeçkgad av att innefattar en första polymer.

2. Komponentblandning enligt krav 1, den första komponenten (4) kanneteçknad av att

3. Komponentblandning enligt krav 2, den första polymeren är en termoplast.

4. Komponentblandning enligt något av krav 2 och 3, kanna; tegkn@i_ay att den första polymeren är av en flamhàrdig typ.

5. Komponentblandning enligt något av kraven l-4, kannetegknad__ay att den icke halogenerade föreningen innefattar en fosfor- eller kiselhaltig förening.

6. Komponentblandning enligt nágot av de föregående kra- kanneteçknad av att den andra komponenten fattar en andra polymer. ven, (5) inne- ka" ngçgggIgnaQ av att

7. Komponentblandning enligt krav 6, den andra polymeren är en termoplast.

8. Komponentblandning enligt krav 6 eller 7, kännetegknad av att den andra polymeren är en polyolefin. 511 590 10 15 20 30 14

9. Komponentblandning enligt något av kraven 1-8, kanna; ;§gkn@d_ay att den innefattar ett medel för vidmakthål- lande av en fördelning av en komponent i en annan.

10. Förfarande för framställning av en produkt som är upp- (l,2.3), att det innefattar - beredning av en komponentblandning enligt något byggd av flera skikt av kra- ven 1-9, och - extrudering av blandningen för åstadkommande av produk- ten.

11. Förfarande enligt krav 10, kannaçagknaç av att åtmins- tone en av komponenterna (4,5) föreligger i smält form då den blandas med den ytterligare komponenten (4,5).

12. Förfarande enligt något av kraven 10 eller 11, kanna; tecknat av att blandningen av de första och andra kompo- nenterna (4,5) extruderas till en rörformad produkt, hos vilken inner- (1,2) och ytterytor år definierade genom första skikt som huvudsakligen innefattar den första kompo- nenten (4) och hos vilken ett andra skikt (3) mellan nämnda ytor beläget \ innefattar den andra komponenten (51. kannçtgçknat av att mellan- innefattar en större andel av den andra kompo-

13. Förfarande enligt krav 12, skiktet (3) nenten (5) och en mindre andel (4). av den första komponenten gaanafagknaç väljs så att

14. Förfarande enligt något av kraven 10-13, (4,5) mellan dessa åtminstone år av att den första och andra komponenten viskositetsförnållandet 1%/nz 1/2 vid nämnda extrudering.

15. Förfarande enligt något av kraven 10-13, kännetegknat av att den första och den andra komponenten (4,5> väljs så 15 511 590 att viskositetsförhàllandet Th/nz mellan dessa åtminstone är 1/3 vid nämnda extrudering.

16. Produkt som innefattar flera skikt, kännetegknad_ay att den innefattar en extruderad komponentblandning enligt något av kraven 1-9.

17. Produkt enligt krav 16, kännetegknad_ay att den inne- fattar åtminstone ett första skikt (1,2), vilket huvudsak- ligen innefattar den första komponenten (4), och ett andra skikt (3), vilket innefattar den andra komponenten (5).

18. Produkt enligt krav 17, känne;egknad_ay att det andra skiktet (3) innefattar en större andel av den andra kompo- nenten (5) och en mindre andel av den första komponenten (4).

19. Produkt enligt något av kraven 17 eller 18, kännetegk; nad_ay att den är rörformad och att dess inner- och ytter- ytor är definierade genom första skikt (1,2) och att ett mellan dessa ytor beläget mellanskikt är bildat av det andra skiktet (3).