專利名稱：聚偏氟乙烯包覆的具有較好彎曲性的撓性金屬管的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種包覆了一層聚偏氟乙烯的撓性金屬管，其特征在于，在金屬管壁與聚偏氟乙烯層之間插入一層聚氨酯熱塑性彈性體，以改善管子整體的撓曲性。
構成撓性金屬管的一種熟悉的方法是將許多金屬圈一個接一個地相互螺旋搭接和/或互聯。圈與圈之間的這種相互搭接或者互聯，使金屬管表面呈波紋形。而且，這樣結構的撓性金屬管在圈與圈之間形成縫隙，可透氣和滲油，因而在里面或外面沒有不滲透性材料包覆時不能使用。
為達到不滲漏，特別對于在石油和天然氣中應用的撓性管道來說，可以將這種金屬管用氟化聚合物包覆，具體說用聚偏氟乙烯包覆。聚偏氟乙烯由于它的結晶性，對液體和氣體幾乎不敏感和不滲透，并且它的強度在150℃左右這樣的溫度條件下，能保持許多年，因此這是被選用為包覆撓性金屬管的一種材料。雖然如此，但聚偏氟乙烯的剛性使它不能在這方面使用，特別是對大管徑的管子來說，因為卷曲半徑很有限。
為克服這個缺點，將聚偏氟乙烯加以增塑，但實踐表明，增塑劑會從聚合物中滲移出來，若干時期之后聚合物又開始恢復其起始剛性，并且這還取決于在管道中流體的溫度。
本發明管子的卷曲性能比沒有聚氨酯彈性體層的同樣管子提高30%。值得指出的是這種卷曲性能提高可在整個管子熱老化過程中得到的。卷曲性能的這種改進甚至出現在最初用增塑的聚偏氟乙烯包覆撓性金屬管時，和在熱老化過程中除去了增塑劑的情況下。
本發明的目的是要最大限度地保持該金屬管的撓曲性，同時也要防止聚偏氟乙烯在包覆過程中進入管子的聯接縫隙，還要使撓性管與聚偏氟乙烯包皮之間不滲漏。
為達到這些效果，在撓性金屬管與聚偏氟乙烯包皮之間插入一層聚氨酯熱塑性彈性體。
為符合本發明的要求，建議采用肖氏A硬度小于92(按DIN 53505標準測定)的聚氨酯熱塑性彈性體。另外也建議在熱老化過程中使這種彈性體的粘度大幅度地降低，在120℃下經30天之后，粘度最好能降低至少60%。在200℃時，該聚氨酯熱塑性彈性體通常具有的粘度范圍限定如下。這些值是按非牛頓流體所用的Rabinowvitch修正值計的。
附
圖1和2表示本發明管子的剖面圖。撓性金屬管(3)的鉸接互聯(1，2)使金屬圈之間形成縫隙和空間(4)。聚氨酯熱塑性彈性體層(5)將該金屬管覆蓋，并填充到金屬圈之間的這些空隙。該聚氨酯熱塑性彈性體層是作為中間層在撓性金屬管與聚偏氟乙烯外層(6)之間。
作為包覆用的聚偏氟乙烯是選自均聚物和共聚物至少含50%1，1-二氟乙烯單元，也可選自增塑的均聚物和共聚物。增塑的聚偏氟乙烯含的增塑劑一般少于16%，該增塑劑通常是從一種聚酯衍生的。
不排除使用其它的氟化或非氟化的聚合物或共聚物與聚偏氟乙烯混合。但該混合物中仍然要使聚偏氟乙烯的含量最多，以便盡可能地限制機械強度和化學性能的損失。
制造本發明管子所采用的方法是包覆金屬電纜或管子所常用的一些已知方法。例如可采用共擠塑法，用兩臺擠塑機將聚偏氟乙烯與聚氨酯熱塑性彈性體同時進行共擠塑，用一個機頭箱來分布直角機頭的料流，在箱的中心接收撓性金屬管使之包覆。也可以用傳統的擠塑/包覆方法，先用聚氨酯熱塑性彈性體包覆撓性金屬管，然后在第二次擠塑/包覆時，用聚偏氟乙烯層包覆管子整體。
本發明的管子最好有一層0.1-2mm厚度的聚氨酯熱塑性彈性體的中間層，該厚度是指從撓性金屬管最外面的脊點測量的，也就是從撓性金屬管的圈的脊測量。聚偏氟乙烯外層的厚度可以在1-10mm范圍內變化。
本發明的管子特別適合于在石油和天然氣勘探上的應用。在此應用中，撓性金屬管的工作直徑可為20-400mm或者更大。
下面的例子是解釋本發明而不是限制本發明。
例1沿一根直徑32mm由許多圈構成、圈與圈之間由凹槽和縫隙使之鉸接的撓性金屬管，按以下順序連續擠塑一層0.5mm厚(從圈的脊算起)的聚酯-聚氨酯(Estane 58271);然后一層5mm厚的聚偏氟乙烯(FORAFLON 1000HD)(試樣1)。聚酯-聚氨酯的肖氏A硬度為88，120℃30天后粘度降低大于70%。
相同的條件下，制備同樣的管子，但沒有中間的聚氨酯層(試樣2)，用于對照。
這兩根管子在以下條件下進行比較。
將包覆過的管子放在兩個固定支柱上。用一個半徑為75mm的彎曲試驗輪子在離兩個支柱等距點的管子上施加壓力。加50巴的壓力，管子圍繞輪子彎曲。輪子壓下去的深度表示此撓性管的變形能力。最大深度為170mm;這相當于此管子完全圍在此輪子的曲率半徑上。如要在輪子壓下去時撓性管斷裂，標明發生斷裂時的深度，壓下去的深度越大，則撓性管彎曲能力也越大。
試樣3有一個聚酯-聚氨酯中間層，厚度從圈的最外脊算起為1mm;外層是增塑的聚偏氟乙烯，厚度為6mm。
試樣4沒有中間的聚酯-聚氨酯層。
該兩種包覆管子在一個半徑為68mm的圓柱上相繼進行彎曲試驗。在每次重新彎曲之間，將管子在-10℃下放置1小時。
試樣3能彎曲5次不斷裂。
試樣4在彎第4次后發白，第5次裂開。
將試樣管3和4在一個排氣爐中150℃下老化一個月。然后在-10℃進行同樣的彎曲試驗。
試樣3在第3次彎曲時發白;第四次時斷裂。
試樣4在第一次彎曲時就斷裂。
權利要求
1.聚偏氟乙烯層包覆的撓性金屬管，其特征是在金屬管壁與聚偏氟乙烯層之間有一層聚氨酯熱塑性彈性體。
2.按照權利要求1的管子，其特征是該聚氨酯熱塑性彈性體的肖氏A硬度小于92。
3.按照權利要求1或2的管子，其特征在于該聚氨酯熱塑性彈性體在120℃下經30天后粘度降低至少60%。
4.按照權利要求1至3之一的管子，其特征在于該聚氨酯熱塑性彈性體在200℃時的粘度范圍如下
5.按照權利要求1至4之一的管子，其特征在于中間聚氨酯熱塑性彈性體層的厚度為0.1-2mm，從撓性金屬管的最外點算起。
全文摘要
包覆聚偏氟乙烯層的一種撓性金屬管，其特征是在金屬管壁與聚偏氟乙烯層之間有一層聚氨酯熱塑性彈性體。這種管子特別適合于在石油和天然氣勘探中的應用。
文檔編號B32B15/095GK1084945SQ9311768
公開日1994年4月6日 申請日期1993年9月10日 優先權日1992年9月10日
發明者阿爾伯特·斯特瑟爾 申請人:埃爾夫阿托化學有限公司