热塑性合成泡沫塑料管绝缘材料制造技术

公开了一种柔软的合成泡沫绝缘体及其制造方法。将一种低熔体指数热塑性树脂液化以形成熔体流，然后微球体在低剪切力情况下，将微球体定量加入熔体流中。这种方法可以快速地生产合成泡沫，并且所制泡沫质量高，因为微球体的破碎明显地减少。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及合成泡沫塑料绝缘材料，尤其涉及柔软的热塑性合成泡沫塑料管绝缘材料，这种材料是通过把一种具有特定熔体指数的热塑性的树脂熔隔而生成一种熔体流，再把一种球形填充剂定量地加在熔体流中并在低剪力条件下混合成一种混合物，最后将该混合物成型而制成的。在离岸开采石油需要用海底管线或导管把石油或天然气输送到集中平台或送回岸上。有些油田中的石油或天然气中含有石蜡，由于热量从管内物传到冷的海中，通过管道的石油或天然气的温度降低，石油或天然气中的石蜡就会沉淀出来，这会使管中石油或天然气的流量大大降低或造成生产线的堵塞，从而增加生产成本。如果发生堵塞就需要采取昂贵的机械的或化学的方法予以清除。停工和由于清除堵塞而造成的管内物的损耗泄漏更造成成本的增加。几个缓解此问题的现有技术是1)在石油中加入化学物质以阻止石蜡沉淀，2)加热生产管线或3)对管子进行绝缘。然而向石油或天然气中加进化学物质会增加成本，因为要买化学品并将之加入石油或天然气中，而且以后还必须把加入的化学物质从石油中经精练而除去。加热管线也会增加成本，因为不具有高的能源效率而且还需要在数公里长的管线上安装加热设备并监视其正常工作。另一方面，绝缘管线是具成本效率的解决方法，因为可以在管子铺设之前先把绝缘管安装上且在铺设后不需继续监视。海底石油或天然气生产管线也必须直接地加以保护。钢管是最常用于海底管线，也需要有防止海水腐蚀的措施，代表性的是用氯丁橡胶或环氧树脂胶涂敷在管子外表面。然而这种涂层在安装过程中易受擦伤，故需要再附加一层如聚乙烯的外涂层。适当的合成泡沫绝缘材料可以将管加以绝缘，同时提供以抗腐蚀性，抗擦伤性能并承受静水压。合成的材料是那种聚合物体内放入空心球形填充剂的材料。最常使用的填充剂是具显微尺寸范围的玻璃或塑料微球体;它使合成物质具有绝热的性能，总之，对于给定厚度的合成材料，其绝缘性能，随基体中的微球体浓度的增加而增加。通过选择不同的聚合物基体可以使合成材料附加上诸如更大的回弹性、低导热性、低蠕变性和柔性或弹性等物理属性。例如长时间以来人们就希望制出一种柔软的合成泡沫绝缘材料，在管子装运到铺设驳船以供铺设管子之前，该绝缘热材料可以直接形成在管件上或作为一个套筒或自粘带的形式包绕在管上。这种“预先覆盖法”是所希望的，因为这意味着操作人员在铺设管子时少做一个工序，换句话说，虽然操作人员还必须对管子的接头进行缠绕和密封，但却无须包覆管件。柔软性也是所需要的，因为管零件在安装时会被弯曲和变形。例如在通常应用的J曲线布管方法中，管零件在一个水平移动的驳船上被焊接在一起，当把管线下到海底时，典型的入水角度是与水平线成大约60-80°。当长管线到达海底时，它被弯成J形。惯用的热固树脂法制的合成泡沫体没有足够的柔软性以适应于此。因此就应优先选择一种聚合基体作成合成泡沫，使其能够有足以供这种应用的柔软性，例如一些热塑性树脂那样。现有的合成泡沫绝缘材料存在的缺点是难于简单迅速地大量制造，例如将其包覆于长管子并达到所希望的质量是困难的。现有的合成泡沫塑料普遍是用热固性树脂制作;这些树脂比热塑性树脂制作起来更加困难，因为它们只能在温度低于树脂的B阶进行制作，B阶为树脂开始交联的温度，此外，这种泡沫在铺设过程中就不再具有所希望的与管一起弯曲的柔性，并且常常吸水，而需要一个在外部的独立的覆盖层以使泡沫不透水。长期以来都希望得到具有热塑性基体的合成泡沫绝缘体，但很难做到，特别困难的是须在足够低的剪切力下将玻璃微球体和其他中空球体填充剂混合在热塑性聚合基体过程中以防止压碎球体。一个有效的海底绝缘管的导热系数需要低于0.15瓦/米-°K。当在基本中有大约5%或更多的球体被压碎时，要达到所需的导热水准就很困难。此外，使合成泡沫的结构性质也受到不利影响。欧洲专利申请473215A1中提供了一种方法，其中把用一种断链剂处理的微球体加在短链聚丙烯或聚丁烯的流体中以形成交联的合成泡沫绝缘材料。这种方法对生产低导热性材料是有用的，然而，此处教导的原料用作制造海底管绝缘体并不是最佳的，因为，虽然短链聚丙烯或聚丁烯能提供低的微球体的破裂，但这个方法需要有断链剂涂敷在微球体上以将短链聚合物交联。没有这种试剂存在，做出的绝缘体将全部不能适于做海底管子的绝缘体，因为它不能抵抗液压、抵抗机械损伤，或抵抗蠕变。更进一步说，断链剂刚性化了塑料聚合物，降低了材料的柔软性，因此不适于用做海底管线绝缘体，因为它无法在铺设时弯曲。也曾制成具有浮力的热塑性合成缆索外壳，但这种外壳含有大量的夹带气体，以保证缆索外壳漂浮。然而，这种材料不适用于用作深海管线的绝缘体，材料中的空气穴可以使材料在海底压力下缩瘪，导致会使材料的空隙吸收海水，这些材料不能抵抗擦伤也不绝热，也不能做成所期望的那样薄而同管子一起弯曲，同时，对管子提供有效的绝缘的作用。本专利技术人等因此发现了没有真正的令人满意的将球形填充剂合成在热塑性聚合物基体中的混合方法以制成薄的、柔软的合成泡沫管材料而在生产过程中(1)不致将相当大比例的球形填充剂弄碎;(2)不致耗损过多的生产时间和难以大规模生产，或(3)不致需求专门的设备或对现有设备要求作出重大改造。因此本专利技术的目的就是提供一种制造合成泡沫绝缘体的方法，该绝缘体具有优秀的绝热性能和结构质量，它可以在现有的设备中大规模地生产，例如足以应用在如管子上的量。本专利技术的另一目的是提供一种用以制造一种准备装配在海底石油或天然气的导管中而于管子的外表面覆盖有一层柔软的合成泡沫绝缘体的整体管件单元的方法。本专利技术的再一目的是提供用上述方法制成的而准备装配在海底石油或天然气导管中的整体绝缘管件单元。本专利技术还有一目的是提供用本专利技术的方法制成的具粘性且柔软的合成泡沫绝缘胶带和套管。本专利技术的还有一个目的是提供一种用本专利技术的方法制成的合成泡沫绝缘体，并提供利用本专利技术的方法制成的合成泡沫绝缘件以将管件绝缘的方法。通过阅读本专利技术的说明书、权利要求书和附图可使本领域的普通技术人员清楚了解本专利技术的其他目的。本专利技术涉及一种制造合成泡沫绝缘体的方法，它包括的步骤是使一种熔体指数为每10分钟3-30克的热塑性的树脂液化以形成熔体流;在低剪切力的情况下加入球形填充剂制成混合物;把混合物制成其最后的形状。本专利技术还进一步涉及用上述方法制造的合成泡沫绝缘体。附图说明图1示出实现本专利技术方法的两级挤压机的侧视简图。图2示出包含在管子的外表面上叠置的合成材料外套筒的现成可用的管件的局部的横截面图。图3示出缠绕着用根据本专利技术制作的一种自粘合成泡沫带的一段管件的透视图。在一个较佳实例中，本专利技术的目的实质上是用一个方法完成的，该方法使用一种两级的挤出过程，由此，挤出机装置的第一级使一种热塑性的树脂基体液化，并将之输送到挤出机装置的第二级，在低剪切力情况下向液态塑料流中加入球形填充剂材料。在这种优选实例中热塑性材料和其他的填充剂材料在第二级的挤出机机筒中混合，排放流体混合物中的气泡并挤出成所希望的最后形状，制成的产品包含着实质上在聚合物基体上均匀分布着球形填充体材料，如前所述的，这种填充体的均匀分布对最大程度地提高最终合成泡沫的绝热特性和结构特性是具关键性意义的。这里所用的热塑性塑料是指任何的塑料、聚合物或弹性体基体，在本工艺中它们通常作为在挤出或与挤出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造合成泡沫绝缘体的方法，其特征在于，其步骤包括：ａ）液化热塑性树脂以产生熔体流，所述的热塑性树脂的熔体指数为每十分钟３至３０克；ｂ）在低的剪切力情况下，定量分配一种球形填充剂下进入所述的熔体流以形成混合物；ｃ）将所述的混合物成型成最后形状。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：TJ默里，NJ特西埃，
申请(专利权)人：格雷斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]