具有下面的间隔件的穿孔聚合物片 |
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申请号 | CN201880057170.X | 申请日 | 2018-09-12 | 公开(公告)号 | CN111094827B | 公开(公告)日 | 2022-06-28 |
申请人 | SOLMAX国际公司; | 发明人 | 马蒂厄·科内利耶; 让-路易·万格路维; 樊尚·吉耶特; 路易·帕雷; | ||||
摘要 | 本 发明 描述了一种新的保护性 聚合物 片材,其中所述聚合物片材包括穿孔和连接的间隔件,当片材使用时,所述间隔物允许空气和 水 循环 。该片材保护下面的结构免受损坏,同时确保湿气在保护性聚合物片材和下面的结构之间的迁移。保护性聚合物片材包括延伸穿过片材的多个穿孔和多个间隔件,每个间隔件从邻近每个穿孔的一侧的片材的下表面延伸。在聚合物片材的穿孔过程中形成间隔件。保护性聚合物片材可用于多种应用,包括但不限于:保护管道;在 堆浸 过程中替换 土工织物 ;作沙箱和铺石的衬; 覆盖 温室 地板;制造工业或住宅檐槽盖;以及作为 过滤器 。 | ||||||
权利要求 | 1.一种保护性聚合物片,其包括: |
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说明书全文 | 具有下面的间隔件的穿孔聚合物片[0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本专利申请要求2017年9月12日在美国专利商标局提交的题为"Perforated Polymeric Sheet with Attached Underlying Spacers,Methods of Making the Same and Their Use for The Protection of Underlying Structure"的共同转让的美国专利申请No.62/557,263的优先权。 技术领域[0003] 本发明通常涉及聚合物片(膜),更具体地涉及具有下面的隔离件的聚合物片,优选地用于保护下面的结构,例如但不限于管道。 背景技术[0004] 美国专利号US 4,213,486(涂层管及其制造方法‑1980)公开了一种具有外部保护涂层的钢管,其通过首先施加粘附到管上的熔融粉末环氧树脂的腐蚀保护涂层,然后将外部聚烯烃层直接施加(例如通过缠绕片材)到腐蚀保护涂层上。聚烯烃的外部片材被提供有压敏粘合剂或热熔粘合剂,该粘合剂也可以与环氧涂层(例如具有游离羧基的涂层,例如乙烯丙烯酸共聚物)反应。聚烯烃优选为聚乙烯或聚丙烯,最优选为聚乙烯。可以使用高密度或低密度聚烯烃。聚烯烃片防止钢管的阴极保护,因为它使管道与土地绝缘,防止电子迁移以防止腐蚀。 [0005] 美国专利号US 5,713,392(Low Friction Slip‑Sleeve Pipe Wrap‑1998)公开了一种用于诸如管道、桩等的埋设结构的低摩擦滑套包裹。该管涂覆在聚合物涂层如HDPE或FBE中,然后缠绕在聚合物网如土工网(geonet)或土工格栅(geogrid)中,而不需要任何增加摩擦的手段如摩擦涂层或填料或层的粘结。最后,将土工织物层包裹在聚合物网层上。除了减少从地面到管道或基础元件的摩擦和剪切传递之外,其起到保护表面免受由于地震或陆地滑移造成的损坏的作用,该发明的低摩擦滑套包裹具有几个其它优点。土工织物的多孔性允许阴极保护。在包裹中使用的土工格栅,土工网和土工织物相对便宜且容易获得。此外,这种包裹可以容易地应用在现场,具有最小的时间延迟,并且按照需要沿着管道或基础元件的全部或选定长度定位。因为包裹可以容易地分段应用,所以它也可以用于大型管道,包括大直径水管道(大于4英尺)和隧道。这种解决方案不能满足管道保护的冲击保护要求。而且,两步安装过程使其耗时且昂贵。最后,土工网的最大宽度8英尺不允许将套筒有效地展开到管道上。 [0006] 美国专利号US 6,773,774(Micro‑Perforated Polyethylene Encagement‑2004)公开了一种用于保护埋入和浸没的金属结构(例如管道)免受腐蚀的改进的防腐材料。该防腐材料由聚烯烃层组成,该聚烯烃层中形成有多个微穿孔。防腐材料优选由低密度聚乙烯组成,该低密度聚乙烯在特性上具有强的拉伸强度和伸长特性,以提供常规的保护,防止土壤、水、空气或其它潜在的损害性因素。微穿孔允许抗腐蚀材料与阴极系统一起使用,以提供实现阴极保护所需的电流量的显著减少。该发明可用于控制腐蚀而不需要昂贵且容易损坏的涂层或粘合剂;并且可以在安装之前在场地内应用于金属结构。该发明的防腐材料还可以包含一种或多种掺入其中的抗微生物添加剂,以提供对受微生物影响的腐蚀的防护。聚烯烃层太薄而不能充分地防止冲击。此外,微穿孔太小而无法允许湿气通过聚烯烃层,阻止了阴极保护去有效地保护管道。最后,如果湿气穿透保护层,它不能在管道涂层和聚烯烃层之间自由循环。 [0007] 美国专利号US7,390,553B2(2008)涉及一种穿孔的热塑结构,其包括至少第一层和多个延伸穿过第一层的穿孔。穿孔具有三维形状,优选大致为圆锥形或圆柱形。第二层形成形状的内表面,而第一层形成形状的外表面。第一层包含热塑材料,其熔点低于第二层的热塑材料的熔点。该专利没有提及通过熔化片材而被稳定的穿孔的用途。圆柱形状限制或避免了使用这些片材以允许空气在片材下方循环。 [0008] 美国专利申请公开号US 2016/0327185 A1(用于保护涂层管的穿孔包裹覆盖物‑2016(现已放弃))公开了用于掩埋管的保护涂层免受岩石和磨损填充的损害的穿孔包裹型覆盖物。保护性覆盖物是一种聚合材料薄片,优选80密耳(2.03mm)厚的低密度聚乙烯,按一英寸中心距在纵向和横向均具有一组流体连通穿孔,直径范围从1/16英寸到3/16英寸(1.5mm到4.8mm),以允许湿气接触涂覆的管,并在涂覆的管之间提供通过土壤和到牺牲阳极的电流路径。保护性覆盖物优选地具有安装孔,这些安装孔以多个列间隔开,该多个列围绕被涂覆的管道的各圆周延伸。展开保护性覆盖物,然后围绕管道布置,使得管道的直径垂直于覆盖物的长度,然后通过电缆扎带将保护性覆盖物的相对边缘固定。然而,聚乙烯材料,特别是当环境温度高时,趋于粘结到管道和涂层上,阻止湿气在涂层和聚乙烯保护层之间循环。 [0009] 尽管有上述现有技术,仍然需要一种具有改进性能的适用于多种应用的聚合物片。本发明寻求满足这种及相关的需要。 发明内容[0010] 现有技术的缺点通常通过一种新的聚合物片(或膜)来减轻,该聚合物片(或膜)被穿孔以连带地产生出穿孔和与穿孔相邻的间隔件,从而在该片的表面下方提供循环空间。 [0011] 本发明的目的是开发一种产品,该产品将确保对下面的结构(例如管道)进行适当的保护,以免受到来自上述的损坏,例如石头,岩石或设备的刮伤,同时确保湿气传递通过保护性产品以及湿气在保护性产品与下面的结构之间的迁移,以确保从牺牲阳极到土壤循环的电子的适当的导电性,从而允许对下面的结构进行阴极保护。 [0012] 根据优选实施例,保护性聚合物片包括穿过片的多个孔和多个间隔件,每个间隔件与每个孔相邻、从片的下表面延伸。 [0013] 根据优选实施例,保护片包括由聚合物材料制成的聚合物片,所述聚合物材料例如但不限于在制造聚合衬垫或土工膜中已知的聚合物材料,包括但不限于:线性低密度聚乙烯LLDPE,高密度聚乙烯(HDPE和耐高温聚乙烯(PERT)。 [0014] 片的厚度应由用于制造片的材料的性能决定。例如,对于LLDPE,厚度优选为约0.5‑3.5mm,以便确保对下面的结构的适当的冲击、撕裂和刺穿的保护。 [0015] 根据优选的实施方案,聚合物材料具有具有一导电底面,导电底面具有体积电阻率为1‑100Ω·m,优选不大于或等于10Ω·m(根据ASTMD‑4496),以促进用于对下面结构的阴极保护的电子传输。 [0016] 根据优选实施例,在保护片中打孔。所形成的孔可以具有不小于约3mm的直径,以确保湿气可以循环通过,并且不大于约5mm,以防止来自保护材料的覆盖层的损坏。孔可以以至少约10‑127mm的中心到中心(c/c)间隔开,以确保在孔之间存在足够的聚合物材料,从而防止下面的结构的损坏。它们将以不大于30mm c/c的距离间隔开,以确保从损伤到孔的最大距离优选地不大于15mm,从而确保适当的阴极保护。 [0017] 根据优选实施例,聚合物片具有集成到其给定厚度(例如至少2mm)的结构中的下面的间隔件,以便允许穿透材料的湿气在下面的结构和保护性聚合物片之间自由循环。保护性聚合物片将具有足够的宽度以确保环绕下面结构的整个圆周或周长的保护。 [0018] 本发明的其它和进一步的方面和优点将在对将要描述的示例性实施例的理解之后变得显而易见,或者将在所附权利要求中指出,并且在实践中使用本发明时,本领域技术人员将会想到这里未提及的各种优点。附图说明 [0019] 本发明的上述和其它方面,特征和优点将从以下参考附图的描述中变得更加显而易见,其中: [0020] 图1示出了根据本发明优选实施例的包裹管道的穿孔的片; [0021] 图2是图1所示的被包裹的管道的剖视图; [0022] 图3是根据本发明优选实施例的膜的孔的特写视图,该膜的孔具有的斜截形状、带有相邻间隔件; [0023] 图4示出了根据本发明的优选实施例在用于黄金和采矿工业的堆浸应用中使用穿孔板; [0024] 图5示出了在根据本发明优选实施例的砂箱中使用穿孔板; [0025] 图6示出了根据本发明优选实施例的用于覆盖温室地面的穿孔板的使用; [0026] 图7示出了根据本发明优选实施例的穿孔板在农业中的使用; [0027] 图8示出了根据本发明的优选实施例的用于覆盖檐槽的穿孔板的使用;和[0028] 图9是根据本发明优选实施例的具有斜角刀口的冲孔器的横截面视图。 具体实施方式[0029] 下文将描述一种新颖的聚合物穿孔片。尽管根据特定的说明性实施例描述了本发明,但是应当理解,这里描述的实施例仅仅是示例性的,并且本发明的范围不是要由此进行限制。 [0030] 图1和3示出了根据本发明优选实施例的包裹管道300的穿孔片100。片包括多个孔或穿孔120,优选地在片的表面上均匀地间隔开。可以使用固定系统110,例如在管的端部200,以将片环绕着管道300保持。 [0031] 如图2所示,与孔120相邻的间隔件400允许在管道300和片100之间保持间隙500,从而在管道和埋设管道的土地600之间提供空气和湿气循环。 [0032] 如图3所示,片100的每个孔120可以具有斜截形状(truncated shape),片上表面102上的孔122的直径大于片下表面104上的孔124的直径,以确保通过聚合物片的更好的空气和湿气循环。与孔120相邻并从片100的下表面104延伸的间隔件400源自于片中的孔的产生。仅在孔120的一侧上的间隔件400与片100的厚度和抗力相结合,在管道300和片100之间提供间隙500。 [0033] 在说明性实例中,保护片优选由1mm‑3mm,更优选约2mm厚的线性低密度聚乙烯(LLDPE)片制成,所述线性低密度聚乙烯(LLDPE)片具有以下特性: [0034] ·根据ASTM D‑792,片密度为0.920‑0.960,更优选≤0.939g/cm3; [0035] ·根据ASTM D‑4218,炭黑含量为0.5%‑5%;更优选2%‑3%; [0036] ·根据ASTM D‑6693,断裂拉伸强度为10‑50,更优选为≥31kN/m; [0037] ·根据ASTMD‑6693,断裂伸长率为100%‑1000%,更优选≥400%,; [0038] ·根据ASTMD‑500,耐穿刺性为250‑1000N,更优选≥500N,; [0039] ·根据ASTMD‑4496,体积电阻率为1‑100Ω·m,更优选≤10Ω·m,;和[0040] ·根据ASTM G14,冲击强度为200‑500in/lbs,更优选≥204in/lbs,。 [0041] 根据优选实施例,保护片由1至9层复合挤压的LLDPE制成,更优选由3层复合挤压的LLDPE制成,底层的体积电阻率不大于上述规格。 [0042] 根据优选实施例,保护片在两个座标轴(机器方向和交叉方向)上按孔间距约2.5cm(约1英寸)进行穿孔。孔可以具有截头圆锥形状,其具有上直径大约为5mm(120),和底部直径大约为3mm(124),以确保水通过土工膜循环。用于贯穿的孔的其它分布样式也是可能的,并且通常根据保护性聚合物片的预期用途或应用来确定。 [0043] 根据另一个说明性实施例,约1‑3.5mm厚(取决于聚合物片厚度)的球形柄(nob)用作处于连接到保护片上的间隔件,以确保保护片和待保护元件之间的适当的间隔和水循环。每个球形柄的直径至少约为1‑5mm。 [0044] 根据一个优选实施例,孔可以用适当的设备冲制,这便于获得适当的尺寸,正常压力以贯穿上述材料,以及具有磨边以确保附着的间隔物保持附着到保护片上。如图9所示,可用于对保护片穿孔的设备的一个实例是具有30°斜角刀口710的机加工冲头700,以确保球形柄保持与保护片连接着。可以通过气压活塞来启动冲头,气压活塞推动冲头以约90°的角度穿过保护片。可以使用其它方式来启动冲头。 [0045] 穿孔的保护片可用于管道的保护,但也可以用于需要耐透气膜(breathable resistant membrane)的任何应用,例如但不限于:用于黄金和采矿工业的堆浸;园林景观(沙箱;铺路石衬里;土壤保持);温室地面覆盖;工业和住宅的檐槽盖(如用于避免叶子堵塞排水沟);过滤器等。 [0047] 砂箱(图5):根据本发明的穿孔片可盛装砂子,但让水通过。 [0048] 底衬铺路石:根据本发明的穿孔片可以盛装石子下面的后场(backfield),防止杂草穿过石子生长,而允许水流动。 [0049] 温室地面覆盖(图6)和农业中(图7):在大多数国家,水是昂贵的。在农业中,水经常是关键费用。在温室中,通常在对植物浇水后回收水。然而,在温室中的地板有时是不平坦的,水倾向于聚集在坑中。根据本发明的穿孔片可以用作水收集系统,因为它适合用作排水系统。另外,保护性聚合物片的外层可以根据本领域技术人员已知的方法进行涂漆。例如,在温室中,保护性聚合物片可以被染成绿色以与地面融合。 [0050] 工业和住宅檐槽盖(图8):为了避免叶子堵塞檐槽):产生一种偏导板以阻止碎片进入檐槽,但使水通过。 [0051] 本发明的保护性聚合物片还可以包括连接装置,该连接装置允许片容易地安装并且在某些应用中更容易地固定。这些连接装置可以在聚合物片的制造过程结束时添加。例如,在一个实施方案中,在制造最终聚合物片产品的过程中,以规则的间隔将紧固件插入聚合物片中。使紧固件与聚合物片成一体使得聚合物片在现场时更容易围绕管道安装。 [0052] 虽然以上已经详细描述了本发明的示例性和当前优选的实施例,但是应当理解,本发明的概念可以以其它方式不同地实施和使用,并且所附权利要求旨在被解释为包括除了现有技术所限制的范围之外的这些变化。 |