增強的管材的制作方法

專利名稱：增強的管材的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及增強的管材以及用于制造此類管材的方法。
背景技術：
生物制藥公司在保持主要資本設備的安全、無菌性以及運作上進行了投資。例如， 在就地蒸汽處理或就地清洗的生物制藥方法中流體連接器或管道被用于從一個設備到另 一個的工藝流體。此類方法要求可以經受在高溫和/或苛性的條件下的高壓應用并且仍提 供高純度以及低的可提取物以及優異的化學和生物的阻隔性能特性的流體連接器。因此，將令人希望的是既提供一種改進的管材并且還提供一種用于制造這種管材 的方法。發明概述在一個具體實施方案中，一種管材包括一個第一層，該層包括一個氟聚合物的襯 里以及與該第一層相鄰的一個第二層。該第二層包括一種硅氧烷彈性體以及基本上包埋在 該硅氧烷彈性體中的至少一個增強構件。在另一個實施方案中，一種管材包括一個第一層(該層包括一個氟聚合物的襯 里)、以及與該第一層相鄰的一個第二層。該第二層包括一種高稠度橡膠硅氧烷彈性體以及 基本上包埋在該硅氧烷彈性體中的一種聚酯編織物。在另一個示例性實施方案中，一種用于形成多層管材的方法包括提供一種氟聚合 物的襯里并且提供在該氟聚合物的襯里上面的一個硅氧烷彈性體覆蓋體，該硅氧烷彈性體 覆蓋體包括基本上包埋在該硅氧烷彈性體覆蓋體中的一個增強構件。在另一個示例性實施 方案中，一種用于形成多層管材的方法包括提供一種氟聚合物的襯里并且提供在該氟聚合 物的襯里上面的一種高稠度橡膠硅氧烷彈性體的覆蓋體，該硅氧烷彈性體的覆蓋體包括基 本上包埋在該硅氧烷彈性體覆蓋體中的一種聚酯編織物。在另一個實施方案中，一種管材包括一種硅氧烷彈性體以及基本上包埋在該硅氧 烷彈性體中的至少一個聚酯增強構件。雖然在此披露了多個實施方案，但是對于本領域的普通技術人員而言本發明的另 外的實施方案從以下詳細說明中將變得清楚。如將會看清楚的是，本發明能夠在不同的顯 而易見的方面中進行變更，全部無需背離本發明的精神和范圍。因此，以下詳細說明應視為 本質上是說明性的而非限制性的。附圖簡要說明通過參見附圖可以更好地理解本披露，并且使其許多特征和優點對于本領域技術
人員變得清楚。

圖1和圖2包括示例性增強的管材的圖示。圖3包括代表管材的性能的數據的圖解說明。詳細說明在本說明書和權利要求書中，術語“包括”以及“包含”是開放性的術語并且應被解 釋為是指“包括，但不限于......”。這些術語涵蓋了更加限制性的術語“基本上由...構成”以及“由...構成”。在一個實施方案中，一種管材包括具有至少一個增強構件的一種彈性體。在另一 個實施方案中，該增強的管材包括一種氟聚合物的襯里以及具有至少一個增強構件的一種 彈性體。在一個具體實施方案中，該增強的管材包括一個多層管材，該管材包括一個氟聚合 物的襯里以及具有基本上包埋在該硅氧烷彈性體覆蓋體中的至少一個聚酯增強構件的一 種硅氧烷彈性體。該氟聚合物的襯里包括一個內表面，該內表面限定了該管材的中心管腔。 在一個實施方案中，該硅氧烷彈性體包括高稠度橡膠。在一個示例性實施方案中，該高稠度 橡膠是自粘性的。在一個示例性實施方案中，該管材包括一種彈性體材料。一種示例性的彈性體可 以包括天然或合成來源的可交聯的彈性體聚合物。例如，一種示例性的彈性體材料可以包 括硅氧烷、天然橡膠、氨基甲酸酯、烯屬彈性體、二烯彈性體、烯屬以及二烯彈性體的共混 物、氟彈性體、全氟彈性體、或它們的任意組合。在一個示例性實施方案中，該彈性體材料是一種硅氧烷配制品。該硅氧烷配制品 可以是例如使用一種非極性硅氧烷聚合物形成的。在一個實例中，該硅氧烷聚合物可以包 括聚烷基硅氧烷類，如由一種前體形成的硅氧烷聚合物，該前體是如二甲基硅氧烷、二乙基 硅氧烷、二丙基硅氧烷、甲基乙基硅氧烷、甲基丙基硅氧烷、或它們的組合。在一個具體的實 施方案中，該聚烷基硅氧烷包括一種聚二烷基硅氧烷，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)。總體上 講，該硅氧烷聚合物是非極性的并且沒有諸如氯和氟的鹵化物官能團，而且沒有苯基官能 團。可替代地，該硅氧烷聚合物可以包括鹵化物官能團或者苯基官能團。例如，該硅氧烷聚 合物可以包括氟硅氧烷或苯基硅氧烷。在一個實施方案中，該硅氧烷聚合物是一種鉬催化的硅氧烷配制品。可替代地，該 硅氧烷聚合物可以是一種過氧化物催化的硅氧烷配制品。在另一個實施方案中，該硅氧烷 聚合物是一種鉬以及過氧化物催化的硅氧烷配制品。該硅氧烷聚合物可以是一種液體硅橡 膠(LSR)或一種高稠度樹膠(HCR)。在一個具體的實施方案中，該硅氧烷聚合物是一種鉬 催化的LSR。在另一個實施方案中，該硅氧烷聚合物是由一個二部分式反應系統形成的一 種LSR。LSR的具體實施方式

包括來自Wacker Silicone of Adrian的Wacker3003、來自 Rhodia Silicones of Ventura，CA的MI和Rhodia 4360。在另一個實例中，該硅氧燒聚合 物是一種HCRJnWGE Plastics可獲得的GE 94506HCR。在一個具體的實施方案中，該硅 氧烷聚合物是一種過氧化物催化的HCR。當該彈性體材料是一種硅氧烷彈性體時，該硅氧烷聚合物的肖氏A硬度(肖氏A 級)可以是小于75，如約20至約50、如約30至約50、或者約40至約50在一個實施方案中，可以使用自粘性硅氧烷聚合物。自粘性硅氧烷聚合物與常規 的硅氧烷相比典型地具有對基質的改進的粘附性。自粘性硅氧烷聚合物的具體實施方式

包 括從GE Plastics可獲得的GE LIMS 8040以及從Shin-Etsu可獲得的KE2090-40。在一個實施方案中，可以使用一種助黏附劑來對硅氧烷彈性體給予自粘特性。在 一個實施方案中，該助黏附劑包括硅烷類、一種含胺的烷基三烷氧基硅烷、或硅倍半氧烷 類。如在此使用的術語“硅倍半氧烷”在本領域中是已知的并且是一個屬類名稱，它展示了 一種化合物，其中每個硅原子都健合至三個氧原子上并且每個氧原子都健合至兩個硅原子 上。在本發明中，這個術語是用作具有一種硅倍半氧烷結構的通用術語。在一個實施方案中，該助黏附劑可能包括多個R2Si02/2單元、R3SiOy2單元以及Si04/2單元，其中R是一個烷 基、烷氧基、苯基、或它們的任何組合。在一個實施方案中，該硅倍半氧烷可以包括預水解的 硅倍半氧烷的多種預聚合物、單體、或低聚物。該硅倍半氧烷可以是一種“含胺的硅倍半氧烷”并且旨在包括具有式RSiOv2的含 硅的材料，其中R是包括一種胺(氨基)官能度的一個烷基基團。具體地將，該R基團可能 是以胺官能度封端的。適當的R基團包括Cl至C6的烴鏈，可以是支鏈的或無支鏈的。適 當的烴鏈的實例是例如但不限于甲基、乙基、或丙基的基團。典型地，該含胺的硅倍半氧烷 具有按重量計至少約30. 0%的含胺的烷基含量。適當的含胺的硅倍半氧烷的商業供應商包括Momentive和Degussa。商業產品 的實例包括 SF1706 (Momentive)、Hydrosil 1151 (氨基丙基硅倍半氧烷)、Hydrosil 2627 (氨基丙基共烷基硅倍半氧烷)、Hydrosil 2776、Hydrosil 2909 以及Hydrosil 1146(Degussa)。在一個實施方案中，該助黏附劑是一種含胺的烷基三烷氧基硅烷。適當的含胺 的烷基三烷氧基硅烷的商業供應商包括Momentive、Dow Corning以及Degussa。商業 產品的實例包括Silquest lioo (Momentive)、Dynasylan AMMO、Dynasylan AMEO、 Dynasylan DAMO (Degussa)、Z-6011 硅烷以及 Z6020 硅烷(Dow Corning)。另外，該硅倍半氧烷或硅烷可以具有令人希望的處理特性，如粘度。具體地講，粘 度可以提供改進的原位處理，如在配制品的混合或擠出過程中。例如，該硅倍半氧烷或硅 烷的粘度可以是大約1.0厘沲(cSt)至大約8.0(^仏如大約2.0(^1至大約4.0(^仏或者 大約3. OcSt至大約7. OcSt。在一個實例中，該硅倍半氧烷或硅烷的粘度可以是高達大約 100. OcSt，或者甚至大于約100. OcSto在另一個實施方案中，該助黏附劑可以包括不飽和脂肪族羧酸類的一種酯。不飽 和脂肪族羧酸類的示例性酯類包括馬來酸的Cl至C8烷基酯類以及富馬酸的Cl至C8烷基 酯類。在一個實施方案中，該烷基基團是甲基或乙基。在一個實例中，該馬來酸是具有以下 通式的一種酯 其中R’是一個Cl至C8烷基基團。在一個實施方案中，R’是甲基或乙基。在一 個具體的實施方案中，該助黏附劑是馬來酸二甲酯、馬來酸二乙酯、或它們的任意組合。在一個實施方案中，可以向該硅氧烷配制品中加入一種或多種上述助黏附劑。例 如，該助黏附劑可以包括硅倍半氧烷以及不飽和脂肪族羧酸的酯的一種混合物。在一個實 施方案中，硅倍半氧烷是一種有機硅倍半氧烷，其中有機的基團是一個Cl至C18烷基。在 一個實施方案中，助黏附劑是有機硅倍半氧烷以及馬來酸二乙酯的一種混合物。在另一個 實施方案中，助黏附劑是有機硅倍半氧烷以及馬來酸二甲酯的一種混合物。在一個具體的 實施方案中，有機硅倍半氧烷以及不飽和脂肪族羧酸的酯的混合物是約1.5 1.0至約 1.0 1.0的重量比。總體上講，該助黏附劑是以有效的量值存在以提供一種結合到基質上的粘合劑配制品；它是自粘性的。在一個實施方案中，一個“有效的量值”是該彈性體的總重量的約 0. Iwt %至約5. 0wt%，如約1. Owt %至約3. Owt %、或者約2. Owt %至約1. Owt %、或者約 0. 5wt% 至約 1. 5wt%。典型地，向該組合物中加入的硅倍半氧烷助黏附劑是用核磁共振(NMR)可檢測出 的。硅配制品的29Si匪R波譜在約-53ppm至約_57ppm以及約_62ppm至約_65ppm處具有 兩組區分開的峰，它們分別對應于RSi02/2(0H)單元以及RSiOv2單元。包括該助黏附劑的這些組合物展現出對基質的改進的粘附性。典型的基質包括聚 合物材料，例如熱塑性塑料以及熱固性材料。一種示例性的聚合物材料包括聚酰胺、聚芳酰 胺、聚酰亞胺、聚烯烴、聚氯乙烯、丙烯酸聚合物、二烯烴單體聚合物、聚碳酸酯(PC)、聚醚醚 酮(PEEK)、氟聚合物、聚酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚合的乙基乙烯醇(EVOH)、聚偏二 氟乙烯(PVDF)、熱塑性共混物、或它們的任意組合。另外的聚合物材料可以包括硅氧烷類、 酚醛樹脂類、環氧樹脂類、或它們的任意組合。在一個具體的實施方案中，該基質包括氟聚 合物、聚酯、或它們的任意組合。在一個實施方案中，該基質可以是一種具有反應官能度的聚合物材料。如在此使 用的短語“具有反應官能度的聚合物材料”是旨在包括固有地具有官能度或者可能通過本 領域中已知的方法進行處理而賦予官能度的多種基質，如一個羥基基團、一個胺基團、一個 羧基基團、一個自由基等等，使得在助黏附劑與基質的至少表面之間可能發生一種相互作 用。例如，聚合的乙基乙烯醇(EVOH)包括遍及該聚合結構的羥基基團，它們能與該助黏附 劑進行反應。然后該自粘性組合物可以進一步與包括一種適合于附著的基團的一種基質進 行反應，如一個羥基基團、一種胺、一種羧酸、等等。在另一個實施方案中，熱塑性聚氨酯類 具有殘余的異氰酸酯，它們可以與該助黏附劑的胺官能度進行反應，而該助黏附劑然后可 以進一步與一種基質的表面上的一個羥基進行反應。在一個實例中，該基質是一個增強構件。在一個具體的實施方案中，該基質是一種 硅氧烷聚合物，它包括基本上包埋在該硅氧烷彈性體中的增強構件。在一個具體的實施方 案中，該增強構件可以是聚酯、粘附性改性的聚酯、聚酰胺、聚芳酰胺、不銹鋼、或它們的任 意組合。在一個示例性實施方案中，其中該增強構件是聚酯，該聚酯是編織的，其中聚酯紗 線的多個股是編結的。在一個示例性實施方案中，其中該增強構件是不銹鋼，這種不銹鋼是 螺旋狀纏繞的不銹鋼絲。在一個實施方案中，該增強構件是編織的聚酯以及螺旋狀纏繞的 不銹鋼絲的一種組合。如在此使用的，“基本上包埋在”是指一個增強構件，其中該增強構件 的總表面積的至少25%、如至少約50%、或甚至75%是直接與該硅氧烷彈性體相接觸。在一個實例中，該基質是一種氟聚合物。在一個實例中，該氟聚合物可以是由一種 均聚物、共聚物、三聚物、或由一種單體形成的聚合物共混物制成的，該單體是諸如四氟乙 烯、六氟丙稀、氯三氟乙烯、三氟乙烯、偏二氟乙烯、氟乙烯、全氟丙基乙烯醚、全氟甲基乙烯 醚、或它們的任何組合。例如，該氟聚合物是聚四氟乙烯(PTFE)。在一個實施方案中，該聚 四氟乙烯(PTFE)可以是糊劑擠出的、割片的、膨脹的、雙軸拉伸的，或是一種定向的聚合物 膜。在另一個實施方案中，該PTFE是無原纖維的。如在此使用的，“無原纖維的”是指一種 不含有原纖維的結構。在一個示例性實施方案中，該氟聚合物是一種可熱收縮的聚四氟乙 烯(PTFE)。本披露的可熱收縮的PTFE具有一個拉伸比，它被定義為經過拉伸的尺寸與未經 過拉伸的尺寸之比，為不大于約4 1，如不大于約3 1、不大于約2. 5 1、或者不大于
6約2 1。在一個實例中，該可熱收縮的PTFE可以是單向拉伸的。可替代地，該可熱收縮 的PTFE可以是雙軸拉伸的。具體地講，該拉伸比可以是在約1.5 1和約2.5 1之間。 在一個示例性實施方案中，該可熱收縮的PTFE沒有被拉伸為一種節和原纖維結構。相比之 下，膨脹的PTFE總體上是以約4 1的比率雙軸膨脹的以形成節和原纖維結構。因此，本 披露的可熱收縮的PTFE維持了化學耐受性并且實現了柔性。在一個實施方案中，該可熱收 縮的PTFE具有的拉伸模量為在100%拉伸時小于約3000psi，如小于約2500psi、或小于約 2000psi。在一個實施方案中，該氟聚合物具有高的撓曲性。高撓曲性的PTFEjn Zeus的高 撓曲PTFE產品，維持了撓曲并且維持了化學耐受性。此外，高撓曲的PTFE沒有被拉伸為一 種節和原纖維結構。使用M. I. T.折疊/彎曲耐久性試驗，在用4. 5磅的負荷測試時，一種高 撓曲的PTFE典型地具有的撓曲循環大于3. 0百萬次循環，如大于4. 0百萬次循環、如大于 5. 0百萬次循環、如大于6. 0百萬次循環、或甚至大于6. 5百萬次循環。在用4. 5磅的負荷 測試時，可熱收縮的PTFE具有的撓曲循環大于3. 0百萬次循環，如大于4. 0百萬次循環、如 大于5. 0百萬次循環、或甚至大于5. 5百萬次循環。相比之下，在用4. 0磅的負荷測試時， 該標準PTFE諸如Zeus的標準PTFE產品具有的撓曲循環小于約2. 5百萬次循環。此外，在 用4. 5磅的負荷測試時，具有約4 1的拉伸比的可熱收縮的PTFE具有的撓曲循環小于約 2.0百萬次循環。另外的示例性的氟聚合物包括一種氟化的乙烯_丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯和 全氟丙基乙烯基醚的一種共聚物(PFA)、四氟乙烯和全氟甲基乙烯醚的一種共聚物(MFA)、 乙烯和四氟乙烯的一種共聚物(ETFE)、乙烯和氯三氟乙烯的一種共聚物(ECTFE)、聚三氟 氯乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、一種包括四氟乙烯、六氟丙稀、以及偏二氟乙烯的 三聚物(THV)，或它們的任何共混物或任何合金。例如，該氟聚合物可以包括FEP。在另一 個實例中，該氟聚合物可以包括PVDF。在一個示例性實施方案中，該氟聚合物可以是通過 諸如電子束的輻射可交聯的一種聚合物。一種示例性的可交聯的氟聚合物可以包括ETFE、 THV、PVDF、或它們的任何組合。一種 THV 樹脂是從 Dyneon 3M Corporation Minneapolis, Minn可獲得的。一種ECTFE聚合物是從Ausimont Corporation (意大利)在商品名Halar 下可獲得的。其他在此使用的氟聚合物可以從Daikin (日本)和DuPont (美國)獲得。具 體地講，FEP氟聚合物類是從Daikin可商購的，如NP-12X。在一個實施方案中，該氟聚合物的襯里是按照與編結的心軸相反地進行糊劑擠出 的。糊劑擠出是典型地包括擠出潤滑劑與氟聚合物粉末的一種糊劑的方法。在一個實例中， 該氟聚合物粉末是一種通過施加剪力而被原纖維化的精細PTFE粉末。這種糊劑是在低溫 (例如，不超過75°C)下擠出的。在一個實施方案中，該糊劑是以一種管材的形式被擠出以 形成該襯里。一旦糊劑被擠出，PTFE可以被拉伸至小于約4 1的比率以便形成可熱收縮 的PTFE。具體地講，可熱收縮的PTFE可以是通過向糊劑擠出的管材加壓而被單向拉伸的。相比之下，膨脹的PTFE是典型地在一個心軸上形成的。典型地，PTFE的薄片被膨 脹，如雙向拉伸，并且然后繞著該心軸纏繞。因為膨脹的PTFE的節和原纖維結構，氟塑料片 可以用膨脹的PTFE的薄片來進行交替并且纏繞。隨后，將該心軸加熱至足以將這種多層體 粘結在一起的一個溫度并且生產一種膨脹的PTFE襯里。在一個實例中，這些可熱收縮的PTFE襯里具有有利的物理特性，如令人希望的斷裂伸長率。這種襯里的斷裂伸長率是直到襯里失效(即，斷裂)的伸長的量度。在一個示 例性實施方案中，該襯里可以展現的斷裂伸長率是基于修改的ASTM D638類型5樣品測試 方法為至少約250%，如至少約300%、或至少約400%。總體上講，包括該助黏附劑的自粘性配制品展現了對一種基質所希望的粘附性而 無需對該基質表面進行進一步處理。可替代地，可以對該基質進行處理以進一步增強粘附 性。在一個實施方案中，在基質與自粘性組合物之間的粘附性可以通過使用基質的多種可 商購的表面處理得以改進。一種示例性的表面處理可以包括化學蝕刻、物理-機械蝕刻、等 離子蝕刻、電暈處理、化學氣相沉積、或它們的任意組合。在一個實施方案中，化學蝕刻包括 鈉氨和鈉萘。一種示例性的物理機械蝕刻可以包括噴砂以及噴氣磨蝕。在另一個實施方案 中，等離子蝕刻包括反應性等離子體，諸如氫、氧、乙炔、甲烷、以及它們與氮、氬、以及氦的 混合物。電暈處理可以包括反應性的烴類蒸氣諸如丙酮。在一個實施方案中，化學氣相沉 積包括使用丙烯酸酯類、偏二氯乙烯、以及丙酮。一旦物品形成，則該物品可以經受一個后 固化處理，如一種熱處理或輻射固化。熱處理典型地發生在大約125°C至大約200°C的溫度 下。在一個實施方案中，該熱處理是在大約150°C至大約180°C的溫度下。典型地，該熱處 理發生約5分鐘至約10小時的時間段，如約10分鐘至約30分鐘、或可替代地約1小時至 約4小時。在一個實施方案中，一旦物品形成就可以進行輻射交聯或輻射固化。輻射可以有 效地交聯自粘性組合物。自粘性組合物中的聚合物分子的層內交聯提供了 一種固化的組合 物并且對該物品的組合物給予了結構強度。此外，輻射可以完成自粘性組合物與基質之間 的一種粘接，諸如通過層內交聯。在一個具體實施方案中，在基質與自粘性組合物之間的層 內交聯結合的組合呈現了一種整體化的復合物，它是高度耐分層的、具有一個高品質的抗 粘附的且保護性的表面、結合了最小量的抗粘附材料、并且對于方便該物品的處理和配置 仍是物理上有實質性意義的。在一個具體的實施方案中，該輻射可以是紫外的電磁輻射，它 具有的波長在170nm與400nm之間，如大約170nm至大約220nm。在一個實例中，使用至少 大約120J/cm2的輻射可以完成交聯。在一個示例性實施方案中，該自粘性組合物在應用于一種基質上時有利地展現出 令人希望的抗剝強度。具體地講，該抗剝強度可以是顯著地高否則該有層的結構可能在測 試過程中展現出內聚破壞。如在此使用的“內聚破壞”表示該自粘性組合物或該基質在該自 粘性組合物與該基質之間的粘結破壞之前發生破裂。在一個實施方案中，在任何后固化之 前在室溫下的標準“180° ”-剝離配置中測試時，該物品具有至少約0.9磅每英寸(ppi)、或 甚至足以導致內聚破壞的抗剝強度，或者在后固化之后再粘附在一個聚合物基質上時可能 具有至少約10. Oppi的抗剝強度。例如，在后固化處理之前，當粘附到聚碳酸酯上時，該自 粘性組合物可能展現至少約0. 6ppi的抗剝強度，如至少4. Oppi、或甚至至少約10. Oppi。在 處理之后，當粘附到EV0H(乙烯乙烯醇樹脂)時，該自粘性組合物可能展現至少約10. Oppi 的抗剝強度，如至少16. Oppi、或甚至在測試過程中內聚破壞。在另一個實例中，當該基 質是PVDF并且在任何后固化之前時，該物品的抗剝強度可能為至少約2. Oppi，如至少約 7. Oppi、至少約13. Oppi、或甚至足以在測試過程中導致內聚破壞。當該基質是聚醚醚酮時， 該物品可能具有的抗剝強度為至少約2. 9ppi，如至少約8. Oppi、如至少約12. Oppi、或甚至 足以在后固化處理之后在測試過程中導致內聚破壞。當該基質是聚酯時，該物品可能具有
8的抗剝強度為至少約0. 8ppi，如約22. Oppi或甚至在任何后固化之前內聚破壞。在處理之 后，當粘附到聚酯時，該自粘性組合物可展現至少約65. Oppi的抗剝強度，或甚至在測試過 程中內聚破壞。除了希望的抗剝強度之外，這些自粘性組合物具有有利的物理特性，如改進的斷 裂伸長率、拉伸強度、或撕裂強度。斷裂伸長率以及拉伸強度是按照ASTM D-412測試方法 使用Instron儀器測定的。例如，該自粘性組合物可展示至少約350%的斷裂伸長率，如至 少約500%、至少約550%、或者甚至為至少約650%。在一個實施方案中，該自粘性組合物 的拉伸強度是大于約400psi，并且具體地講，是至少約1 IOOpsi，如至少約1200psi。具體的 實施方案展示了伸長率及拉伸強度的一種令人希望的組合，如展現了至少約SOOpsi的拉 伸強度以及至少約500%的伸長率。另外，該自粘性組合物可具有大于約IOOppi的撕裂強 度，如至少約225ppi、或者甚至是至少約300ppi。該自粘性配制品可以用來形成任何有用的物品，如單層物品、多層物品，或者可以 被層疊、涂覆、或成型在一個基質上。在一個實例中，該自粘性配制品可以用來形成一種多 層膜或帶。該自粘性配制品可以用作一種膜或帶以提供一個障礙層或一種耐化學層。可替 代地，該自粘性配制品可以用來形成一種不規則形狀的物品。為了形成一種有用的物品，可 以對該聚合的基質進行處理。該聚合的基質、特別是這些熱塑性基質的處理可以包括澆注、 擠出或割片。該自粘性組合物的處理可以包括任何適當的方法，如壓縮模制、包覆模制、液 體注射模制、擠出、涂覆、或作為薄膜進行處理。在一個實施方案中，該自粘性配制品可以用來生產一種管材。一個管材是具有一 個空心的中心孔的一種伸長的環狀結構。例如，該自粘性配制品可以用來生產具有基本上 包埋在其中的增強構件的一種管材。具有增強構件的自粘性配制品的管材具備有利的物理 性質，例如令人希望的低百分比的可提取總有機成分(TOC)(包括在蒸汽提取物之中)以及 令人希望的破裂壓力。具體地講，包括該增強性聚酯編織物的一種自粘性硅氧烷彈性體可 以提供小于約1. 5ppm的T0C。在另一個實施方案中，與一種氟聚合物襯里相結合，包括該增 強性聚酯編織物的自粘性硅氧烷彈性體可以提供遠小于約1. 5ppm的T0C，如小于1. Oppm, 如甚至小于約0. 5ppm 一個實施方案的破裂壓力是取決于該管材是否內襯有或未內襯氟聚 合物以及該管材的直徑大小。在一個實施方案中，對于具有約0.25英寸I. D.(內徑)至約 1. 00英寸I. D.的管材，一個無內襯的管材的破裂壓力為約750psi至約375psi。如圖1所示，一個襯里、以及一個覆蓋體被用來生產一個多層管材100。多層管材 100是具有一個空心的中心孔的一種伸長的環狀結構。該多層管材100包括一個覆蓋體102 以及一個襯里104覆蓋體102與一個襯里104直接接觸并且可以沿著該襯里104的一個外 表面106直接粘附在襯里104上。例如，該覆蓋層102可以直接粘附在襯里104上而無需 插入的粘合劑層。在一個示例性實施方案中，多層管材100包括至少兩個層，如覆蓋層102 以及襯里104。一個增強構件108基本上被包埋在覆蓋層102之中。在一個示例性實施方 案中，襯里104是一種氟聚合物。在一個實施方案中，該增強構件108是一種編織的聚酯。 在另一個實施方案中，該增強構件108是一種用細金屬絲編織的聚酯。在一個實施方案中， 覆蓋層102包括是一種硅氧烷彈性體或者一種高稠度橡膠硅氧烷彈性體或者一種液體硅 氧烷彈性體。在一個具體的實施方案中，該高稠度橡膠硅氧烷彈性體或者該液體硅氧烷彈 性體是自粘性的。在另一個實施方案中，含有該增強構件108的覆蓋層102被一個第二硅氧烷彈性體層(未示出)覆蓋，該層可以是心軸纏繞的。襯里104包括一個內表面110，該 內表面限定了該管材100的中心管腔。在一個更進一步的實施方案中，該多層管材可以包 括四個或更多的層。例如，在這個多層管材100中，一個第二增強構件可以基本上包埋在該 第二硅氧烷彈性體層之中，該第二硅氧烷彈性體層可以進一步包括在該第二增強構件上面 的一個第三硅氧烷彈性體層。每個硅氧烷彈性體層可以是心軸編結的，擠出的，或者在一個 心軸上擠出的。可替代地，如圖2所述的一個多層管材200可以包括三個或更多個層。該多層管 材200包括一個覆蓋體202以及一個襯里204。例如，圖2展示了夾在襯里204和覆蓋層 202之間的一個第三層206。在一個示例性實施方案中，第三層206是與該襯里204的外表 面208直接接觸并且可以被直接粘附在其上。在這樣一個實例中，該第三層206可以直接 地接觸該覆蓋層202并且可以沿著第三層206的一個外表面210被粘附在其上。在一個實 施方案中，該第三層206可以是一個粘合劑層。襯里204包括一個內表面212，該內表面限 定了管材200的中心管腔。管材200進一步包括基本上包埋在覆蓋層202中的一個增強構 件 214。回到圖1，多層管材100可以通過一種方法形成，其中該彈性體的覆蓋層102被擠 出在襯里104上。在一個實施方案中，彈性體的覆蓋層102可以被心軸纏繞在或者擠出在 一個心軸上。襯里104包括一個內表面110，該內表面限定了管材的中心管腔。在一個示例 性實施方案中，襯里104是一種糊劑擠出的氟聚合物。糊劑擠出是一種方法，它包括擠出潤 滑劑以及PTFE粉末的一種糊劑。典型地，該PTFE粉末是一種通過施加剪力而被原纖維化 的精細粉末。這種糊劑是在低溫(不超過75°C)下擠出的。在一個實施方案中，該糊劑是 以一種管材的形式被擠出。一旦擠出糊劑，PTFE可以被拉伸至小于約4 1的比率以便形 成可熱收縮的PTFE。在一個實施方案中，多層管材100可以在層疊法過程中不使用一個心 軸而進行生產，并且該熱收縮PTFE襯里是不進行心軸纏繞而生產的。在一個實施方案中， 襯里104的總厚度可以是從約1密爾至約30密爾，如約1密爾至約20密爾、如約3密爾至 約10密爾、或者約1密爾至約2密爾。在擠出覆蓋層102之前，在襯里104和覆蓋層102之間的粘附性可以通過使用襯 里104的外表面106的一種表面處理得以改進。在一個實施方案中，一旦該多層管材100 形成就可以進行輻射交聯。此外，在整個擠出過程中襯里104可以施加約5psi至約40psi 的壓力以增加粘附性。在一個實施方案中，覆蓋層102是與增強構件108共擠出的。在覆蓋層102和增 強構件108共擠出之前，在覆蓋層102和增強構件108之間的粘附性可以通過使用增強構 件108的一種熱處理而得以改進。在一個實施方案中，增強構件108可以被加熱以基本上 去除增強構件108上的任何過量的水分。如在此使用的，“基本上去除任何過量的水分”是 指持續一個足夠的時間并且在足夠的溫度下進行加熱以便從例如該聚酯編織物中除去至 少約95%、如至少99%的水分。在一個實施方案中，熱處理是在約225° F至約350° F的 溫度下持續約45分鐘至約240分鐘的時間段。在一個實施方案中，覆蓋層102被擠出在一 個心軸上或者被心軸纏繞，這樣使得增強構件108基本上包埋在覆蓋層102之中。總的來說，覆蓋層102具有比襯里104更大的厚度。管材100的總厚度可以為至 少約3密爾至約50密爾，如約3密爾至約20密爾、或者約3密爾至約10密爾。在一個實施方案中，襯里104具有的厚度為約1密爾至約20密爾，如約3密爾至約10密爾、或者約 1密爾至約2密爾。同樣總體而言，管材100還具有約0. 25英寸至約4. 00英寸、或者約0. 25英寸至 約1英寸的內徑。在一個示例性實施方案中，該多層管材有利地展現了令人希望的破裂壓力。在一 個實施方案中，多層管材產生了大于約270. Opsi的破裂壓力，如大于約300. Opsi，如大于 約500. Opsi，如大于約900. Opsi，如大于約1000. Opsi、或甚至大于約1050. Opsi。在另一 個示例性實施方案中，對于具有約0.25英寸I. D.至約1.00英寸I. D.的管材，一個氟聚合 物內襯的管材的破裂壓力為約1050psi至約500psi。—旦成形并且固化，以上披露的多層管材的具體實施方案有利地展現了所希望的 特性如增加的壽命以及流動穩定性。例如，該多層管材可以具有大于約250小時、如大于約 350小時的泵送壽命。在一個實施方案中，含一種可熱收縮的氟聚合物形成的襯里的一種多 層管材是特別有利的，提供了改進的壽命。在另一個實施方案中，由一種鈉-萘蝕刻的可熱 收縮的氟聚合物形成的一種襯里是特別有利的，減小了襯里和涂層的分層作用。在一個示例性實施方案中，在測試流動穩定性時，該多層管材可以具有小于約 30%的輸送速率的損失。具體地講，在一個標準泵揚程上在600rpm下測試時，輸送速率的 損失可以小于約60 %，如小于約40 %，或者小于約30 %。將參考以下非限制性實例進一步對本發明進行說明。對于本領域的普通技術人員 將會清楚的是在這些實施方案中可以作出許多改變而不背離本發明的范圍。因此本發明的 范圍不限于本申請中描述的這些實施方案，而僅僅限于由權利要求的語言所說明的實施方 案以及那些實施方案的等效物。除非另外指出，所有的百分數都是按重量計的。實例 1以下結果是在制備本發明的一種0. 375英寸ID(內徑)的多層增強的管材時產生 的。所以測試樣品均是按照以前開發的標準制造程序并且按照上文引用的處理條件來建造 的。總體上講，在標準的三步法中制造了軟管試驗樣品。首先，將芯管擠出并在垂直的或水 平的塔式爐中將其固化。這可以或者是用一層硅氧烷夾套一個氟聚合物的襯里或者它可以 擠出一個全硅氧烷的芯材。作為第二步驟，將芯管用增強構件進行編織，一個選擇是在第三 步驟之前在一個烘箱中進行干燥，例如在約225° F至約350° F的溫度下持續約45分鐘 至約240分鐘的時間段。在第三步驟中，將一層硅氧烷擠出在編織的芯管上。然后將該多 層結構在一個烘箱中進行后固化以便使硅氧烷完全固化，從而促進在管材中所有材料之間 的額外的粘結。一旦完成后固化，用適當的配件連接樣品以便進行測試。表1.破裂壓力，psi (磅每平方英寸) 如表1所示，對于對照物(ID = 0. 385英寸，OD = 0. 615)，這是一個標準的STHT 但帶有聚酯編織物并且無內襯，具有1.5英寸的最小彎曲半徑(MBR)，真空性能在29Hg下保 持3分鐘。MBR下的真空在IOHg下在1.5分鐘內造成了軟管有效長度的變形。卷曲直徑為 約0. 7455英寸。對于ST65-SB(ID = 0. 382英寸，OD = 0. 617英寸)MBR_l72英寸，這個樣品是使用 一種自粘性Sanitech 65與一種聚酯編織物來制造的。在17Hg下保持2分鐘的真空。MBR 下的真空在25秒之后導致了全部坍塌。卷曲直徑為約0. 7460英寸。對于PTFE (ID = 0.330英寸，OD = 0. 615英寸)MBR_l72英寸，這一樣品是使用來 自Zeus并且在Acton Technologies進行蝕刻的一種襯里、ST65-SB硅氧烷以及聚酯編織 物來制造的。在29Hg下施加了 5分鐘的真空。MBR下的真空在29Hg下在2. 5分鐘后造成 了輕微的變形。卷曲直徑為約0.7750英寸。對于PFA (ID = 0. 331英寸，OD = 0. 610英寸)MBR_l3/4英寸，這一襯里是擠出的 并且在Mickleton進行蝕刻，使用了 ST65-SB硅氧烷以及聚酯編織物。在29Hg下施加了 5 分鐘的真空。MBR下的真空在半徑弧處造成了輕微的變形。卷曲直徑=0.7575英寸。對于FEP(ID = 0.343英寸，OD = 0. 624英寸)MBR_l3/4英寸，這一樣品是使用在 Mickleton被擠出并被蝕刻的一種襯里制造的。使用了 ST65-SB硅氧烷以及聚酯編織物。 在29Hg下施加5分鐘的真空。MBR下的真空在2分鐘后在半徑弧中心處的軟管中造成了扭 曲。實例2以下結果是在制備并測試本發明的一種0.25英寸ID(內徑)的多層增強的管材 時產生的。所以測試樣品均是按照以前開發的以及實例1中描述的標準制造程序來建造 的。表2.對照樣品 表3.ST65-SB 樣品 表4. PTFE 樣品 表5.表2-4的平均值 表5中產生的結果表明，如圖3所示，對于一個0. 25英寸ID的多層的軟管產品， 對照樣品是無內襯標準STHT硅氧烷軟管但是帶有一種聚酯編織物。ST65-SB樣品是無內襯 帶有聚酯編織物的一個自粘性Sanitech 65硅氧烷軟管。PTFE樣品是用PTFE內襯的自粘 性Sanitech 65硅氧烷軟管，同樣包埋了一種聚酯編織物，如圖3所示，PTFE內襯的樣品在 破裂壓力上具有40%的增加同時具有1.25英寸的MBR。ST65-SB樣品軟管在破裂壓力上具 有15%的增加通過維持了 1. 00英寸的MBR。所有樣品經受了持續5分鐘的29. 9Hg的最大 真空壓力。實例3以下結果是在制備并測試本發明的一種0.25英寸ID(內徑)的多層增強的管材 時產生的。所有測試樣品均是按照以前開發的并在實例1中描述的標準制造程序來建造 的。表6.對于1英寸軟管的測試結果平均值 為表6產生的結果是用于1.00英寸的多層軟管樣品。對照-R樣品是僅含有一種 聚酯編織物的無內襯標準硅氧烷軟管。對照-WR樣品是含有聚酯編織物連同螺旋纏繞的 不銹鋼鋼絲的一種無內襯標準硅氧烷軟管產品。FEP-R樣品是用PTFE內襯的一個自粘性 Sanitech 65硅氧烷軟管，還包埋有一種聚酯編織物。FEP-WR樣品是用PTFE內襯的一個 自粘性Sanitech 65硅氧烷軟管，還包埋有一種聚酯編織物以及一個螺旋纏繞的不銹鋼鋼 絲。如表6所示，FEP-R在破裂壓力上超越對照-R樣品具有大致50%的增加，而FEP-WR在 破裂壓力上超越對照-WR樣品具有大致39%的增加。FEP-R與對照-R樣品相比在真空穩 定性上具有50%的增加，而對照-WR和FEP-WR樣品達到了該測試設備的最大設置。FEP-R 與對照-R樣品相比在最小彎曲半徑上具有大致25 %的增加，而FEP-WR與對照-WR樣品相 比在最小彎曲半徑上具有大致60%的增加。盡管已經參照優選實施方案對本發明進行了說明，本領域的普通技術人員將認識 到可以在形式和細節上作出改變而不背離本發明的精神和范圍。貫穿本說明書所引用的全 部參考文獻，包括在背景中的那些，都通過引用以其全文結合在此。本領域的普通技術人員 通過使用不超過常規的實驗將認識到、或者能夠確定在此確切描述的本發明的特定實施方 案的許多等效物。這些等效物是旨在被包括在以下權利要求的范圍之內。
權利要求
一種管材，包括一個第一層，該層包括一個氟聚合物的襯里；以及與該第一層相鄰的一個第二層，該第二層包括一種硅氧烷彈性體以及基本上包埋在該硅氧烷彈性體覆蓋體中的至少一個增強構件。
2.如權利要求1所述的管材，其中該增強構件是聚酯、粘附性改性的聚酯、聚酰胺、聚 芳酰胺、不銹鋼、以及它們的任意組合。
3.如權利要求2所述的管材，其中該增強構件是編織的聚酯。
4.如權利要求1至3中任一項所述的管材，其中該硅氧烷彈性體包括高稠度橡膠或者 液體硅橡膠。
5.如權利要求4所述的管材，其中該硅氧烷彈性體是自粘性。
6.如權利要求1至5中任一項所述的管材，其中該氟聚合物的襯里包括選自下組的一 種氟聚合物，該組的構成為一種聚四氟乙烯(PTFE)、氟化的乙烯丙烯共聚物(FEP)、四氟 乙烯與全氟丙基乙烯基醚的一種共聚物(PFA)、四氟乙烯與全氟甲基乙烯基醚的一種共聚 物(MFA)、一種乙烯-四氟乙烯的共聚物(ETFE)、一種乙烯-氯三氟乙烯的共聚物(ECTFE)、 聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、以及一種四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯 的三聚物(THV)。
7.如權利要求1-6至10中任一項所述的管材，具有大于約270.Opsi的破裂壓力。
8.一種形成多層管材的方法，該方法包括提供一個氟聚合物的襯里；并且提供在該氟聚合物的襯里上面的一個硅氧烷彈性體覆蓋層，該硅氧烷彈性體覆蓋層包 括基本上包埋在該硅氧烷彈性體覆蓋層中的一個增強構件。
9.如權利要求8所述的方法，其中該增強構件是聚酯、粘附性被改性的聚酯、聚酰胺、 聚芳酰胺、不銹鋼、以及它們的任意組合。
10.如權利要求8-9所述的方法，其中該氟聚合物的襯里包括一個外表面，該方法進一 步包括在擠出該彈性體的覆蓋層的步驟之前對該外表面進行處理。
11.如權利要求8至10中任一項所述的方法，其中，提供該硅氧烷彈性體覆蓋層包括擠 出、心軸包繞、或將該硅氧烷彈性體覆蓋層在一個心軸上擠出在該氟聚合物的襯里上。
12.如權利要求8至11中任一項所述的方法，其中該硅氧烷彈性體是與該增強構件共 擠出的。
13.如權利要求12所述的方法，進一步包括以下步驟在與該硅氧烷彈性體共擠出的 步驟之前將該增強構件加熱至從約225° F到約350° F的溫度。
14.如權利要求8至13所述的方法，進一步包括將該多層管材加熱至從約125°C到約 200°C的溫度。
15.一種管材，包括一種硅氧烷彈性體以及基本上包埋在該硅氧烷彈性體中的至少一 個聚酯增強構件。
全文摘要
本披露是針對一種管材。這種管材包括一種硅氧烷彈性體以及基本上包埋在該硅氧烷彈性體中的至少一個增強構件。本披露還針對包括一個第一層以及與該第一層相鄰的一個第二層的一種管材。該第一層包括一個氟聚合物的襯里并且該第二層包括一種硅氧烷彈性體以及基本上包埋在該硅氧烷彈性體中的至少一個增強構件。本披露進一步針對制造上述管材的一種方法。
文檔編號B32B1/08GK101896334SQ200880120262
公開日2010年11月24日 申請日期2008年12月18日 優先權日2007年12月28日
發明者A·M·迪奧塔蒂, A·P·小帕格利亞諾, A·P·納多, M·W·西蒙, 區端力 申請人:美國圣戈班性能塑料公司