ГИБКАЯ ТРУБКА И ИЗДЕЛИЕ
FLEXIBLE TUBE AND PRODUCT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение в общем относится к гибкому материалу для системы трубок и к изделиям, изготовляемым из вышеупомянутого материала.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время система гибких медицинских трубок применяется для перемещения любого вида жидкостей в ходе медицинских процедур. Типичным материалом, применяемым для системы медицинских трубок в связи с присущей ему гибкостью и полупрозрачностью, является гибкий поливинилхлорид (ПВХ). К сожалению, система трубок из поливинилхлорида имеет значительные показатели количества химических веществ с низким молекулярным весом, которые могут вымываться в человеческий организм в ходе консервативного лечения. Дополнительно избавление от отходов на основе ПВХ путем сжигания обуславливает проблемы состояния окружающей среды в связи с выбросом токсичных газов.
Для изготовления системы гибких медицинских трубок внедряли материалы, альтернативные гибкому ПВХ. Полимеры, которые могут оказаться желательными, как правило, включают таковые, являющиеся гибкими, прозрачными и пригодными для определенных путей применения. К сожалению, эти полимеры могут не иметь все физические или механические свойства, желательные для применения в отношении системы гибких медицинских трубок. К примеру, многие из этих полимеров не имеют желательного ресурса перекачивания в связи с сильным отслаиванием и загрязнением. Дополнительно многие из этих полимеров могут не иметь прозрачности, желательной для визуализации течения жидкости через систему трубок. В результате изготовителям часто остается выбирать желательные для них физические и механические свойства без возможности выбора в отношении того, могут ли они иметь применимый срок службы.
Таким образом, улучшенный полимерный материал является желательным.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В конкретном варианте осуществления изобретения гибкий материал для системы трубок включает смесь полиолефина и блок-сополимера на основе стирола, где блок-сополимер на основе стирола имеет конфигурацию блоков A-B-A и молекулярный вес по меньшей мере около 350 кг/моль.
В другом варианте осуществления изделие включает смесь полиолефина и блок-сополимера на основе стирола, где блок-сополимер на основе стирола имеет конфигурацию блоков A-B-A и молекулярный вес по меньшей мере около 350 кг/моль.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Настоящее раскрытие может быть лучше понято, а его многочисленные характерные признаки и преимущества сделаны очевидными для специалистов в данной области путем ссылки на сопроводительные графические материалы.
Фиг.1, 2 и 3 включают микроснимки иллюстративных трубок.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В конкретном варианте осуществления изобретения изделие включает полимерную смесь полиолефина и блок-сополимера на основе стирола. Смесь полиолефина с блок-сополимером на основе стирола преимущественно обеспечивает полимерный материал, который может формироваться в такие изделия, как система гибких трубок. В одном из примеров система гибких трубок из полиолефина с блок-сополимером на основе стирола имеет желательные рабочие характеристики перекачивания. Дополнительно обеспечиваемый полимерный материал можно стерилизовать и сваривать.
Как правило, блок-сополимеры на основе стирола представляют собой мультиблок-сополимеры, например диблок, триблок, полиблок или любую их комбинацию. В конкретном варианте осуществления блок-сополимер на основе стирола представляет собой триблок-сополимер, имеющий единицы ABA. Как правило, единицы A представляют собой алкениларены, такие как стирол, альфа-метилстирол, пара-метилстирол, пара-бутилстирол или их комбинацию. В конкретном варианте осуществления единицы A представляют собой стирол. В одном из вариантов осуществления единицы B включают алкены, такие как бутадиен, изопрен, этилен, бутилен, пропилен или их комбинацию. В конкретном варианте осуществления единицы B представляют собой этилен, бутилен или их комбинации.
Иллюстративные блок-сополимеры на основе стирола включают блок-сополимеры стирола из трех блоков (SBC), такие как стирол-бутадиен-стирол (SBS), стирол-изопрен-стирол (SIS), стирол-этилен-бутилен-стирол (SEBS), стирол-этилен-пропилен-стирол (SEPS), стирол-этилен-этилен-бутадиен-стирол (SEEBS), стирол-этилен-этилен-пропилен-стирол (SEEPS), стирол-изопрен-бутадиен-стирол (SIBS) или их комбинации. В конкретном варианте осуществления блок-сополимер на основе стирола представляет собой стирол-этилен-бутилен-стирол (SEBS). Промышленные примеры включают некоторые сорта смол Kraton™ и Hybrar™. В одном из вариантов осуществления блок-сополимер на основе стирола является насыщенным, т.е. не содержит каких-либо свободных олефиновых двойных связей. В одном из вариантов осуществления блок-сополимер на основе стирола содержит по меньшей мере одну свободную олефиновую двойную связь, т.е. ненасыщенную двойную связь.
Как правило, блок-сополимер на основе стирола имеет молекулярный вес по меньшей мере около 350 кг/моль. В конкретном варианте осуществления блок-сополимер на основе стирола имеет молекулярный вес от около 350 кг/моль до около 500 кг/моль. В одном из вариантов осуществления блок-сополимер на основе стирола имеет вязкость по меньшей мере около 0,1 Па·с, такую как от около 0,30 до около 0,35 Па·с, как измерено в растворе в толуоле при 5 весовых процентах при 25°C.
В одном из вариантов осуществления блок-сополимер на основе стирола присутствует в количестве по меньшей мере 10% по весу, таком как по меньшей мере 20% по весу или даже по меньшей мере 30% по весу от общего веса полимерной смеси. В одном из вариантов осуществления блок-сополимер на основе стирола присутствует в количестве от около 10% по весу до около 50% по весу, таком как от около 15% по весу до около 30% по весу или даже от около 20% по весу до около 30% по весу от общего веса полимерной смеси. Как правило, уровень присутствующего в полимерной смеси блок-сополимера на основе стирола можно оптимизировать на основе желательных конечных свойств.
В конкретном варианте осуществления полимерная смесь включает полиолефин. Типичный полиолефин может включать гомополимер, сополимер, тройной сополимер, смесь полимеров и сополимеров или любую их комбинацию, сформированную из мономера, такого как этилен, пропилен, бутен, пентен, метилпентен, октен или любая их комбинация. Иллюстративный полиолефин включает полиэтилен высокой плотности (HDPE), полиэтилен средней плотности (MDPE), полиэтилен низкой плотности (LDPE), полиэтилен сверхнизкой или очень низкой плотности (VLDPE), сополимер этилена и пропилена, сополимер этилена и бутена, полипропилен (РР), полибутен, полибутилен, полипентен, полиметилпентен, полистирол, этилен-пропиленовый каучук (EPR), сополимер этилена и октена, их смеску, их смесь и т.п. Полиолефин дополнительно включает статистические сополимеры на основе олефина, ударопрочные сополимеры на основе олефина, блок-сополимеры на основе олефина, специальные эластомеры на основе олефина, специальные пластомеры на основе олефина, их смеси и т.п. В одном из примеров полиолефин включает полипропилен. В конкретном примере полиолефин является статистическим сополимером полипропилена. В одном из вариантов осуществления полиолефин представляет собой стабилизированный гамма-излучением полипропилен. Коммерчески доступные примеры полиолефинов включают полиэтилен, эластомеры на основе полиэтилена, такие как Engage™, предоставляемый Dow Chemical Co., и полипропилен, эластомеры на основе полипропилена, такие как Versify™, предоставляемый Dow Chemical Co., Vistamaxx™, предоставляемый Exxon Mobil Chemical, статистические сополимеры полипропилена, предоставляемые Flint Hills Resources, и т.п.
Полиолефин может включать любые разумные добавки. В частности, полиолефин может включать модификатор ударопрочности и такие добавки, как термостабилизатор, противоокислитель, стабилизатор ультрафиолетового излучения, осветляющее средство, смазку, воск, антистатическое средство или их комбинацию. Иллюстративные стабилизаторы излучения включают светостабилизаторы на основе стерически затрудненных аминов (HALS), такие как Tinuvin 770, поставляемый CIBA. Иллюстративные модификаторы ударопрочности включают такой полиолефиновый эластомер, как Engage, который представляет собой полиэтилен, модифицированный с помощью бутена или гексена в качестве сомономеров. Как правило, композиция добавок в полиолефине присутствует в количестве не более чем около 1% по весу, и модификатор ударопрочности в полиолефине присутствует в количестве не более чем около 10% по весу или даже не более чем около 5% по весу от общего веса полиолефина.
В одном из вариантов осуществления полиолефин присутствует в смеси в количестве по меньшей мере 10% по весу, как, например, по меньшей мере около 20% по весу или даже по меньшей мере около 30% по весу от общего веса полимерной смеси. В одном из вариантов осуществления полиолефин присутствует в смеси в количестве от около 10% по весу до около 50% по весу, как, например, от около 15% по весу до около 30% по весу или даже от около 20% по весу до около 30% по весу от общего веса полимерной смеси. Как правило, уровень присутствующего в полимерной смеси полиолефина можно оптимизировать на основе желательных конечных свойств.
В одном из вариантов осуществления полиолефин и блок-сополимер на основе стирола в смеси используются в соотношении с обеспечением оптимальных свойств на основе желательных конечных свойств. К примеру, полиолефин и блок-сополимер на основе стирола могут присутствовать в соотношении от около 1,2:1 до около 0,2:1.
В одном из вариантов осуществления в полимерной смеси может присутствовать пластификатор. В конкретном варианте осуществления пластификатор представляет собой масло. Можно предусмотреть любое подходящее масло. В конкретном варианте осуществления масло представляет собой минеральное масло, т.е. парафиновое, нафтеновое таковое или их смесь, по сути с нулевым содержанием ароматических соединений. В конкретном варианте осуществления минеральное масло можно применять в количестве от около 0% по весу до около 70% по весу от общего веса полимерной смеси. В одном из вариантов осуществления смеси по сути не содержат пластификаторов. «По сути не содержит пластификаторов», как применяется в данном описании, относится к смеси, которая включает минеральное масло, присутствующее в количестве менее чем около 0,1% по весу от общего веса смеси. К примеру, блок-сополимеры на основе стирола можно перерабатывать в расплаве без добавления масла для наполнения или пластификатора.
В иллюстративном варианте осуществления полимерная смесь дополнительно включает любую добавку, предусматриваемую в качестве вещества для повышения клейкости, термостабилизатора, смазки, заполнителя, противоокислителя или любой их комбинации. Иллюстративные термостабилизаторы включают Iraganox 1010, поставляемый Ciba. Иллюстративные вещества для повышения клейкости включают сополимеры винилтолуола и альфа-метил стирола, а также стирола и альфа-метилстирола. Иллюстративное вещество для повышения клейкости включает Piccotex, предоставляемый Eastman Chemical Company. Иллюстративные смазки включают силиконовое масло, воски, скользящие добавки, антиадгезивы и т.п. Иллюстративные смазки дополнительно включают привитой сополимер силикона и полиолефина, полиэтиленовые или полипропиленовые воски, амид олеиновой кислоты, эрукамид, стеарат, сложные эфиры жирных кислот и т.п. Как правило, смазка может присутствовать при менее чем около 2,0% по весу от общего веса полимерной смеси. В одном из вариантов осуществления смазка может присутствовать при менее чем около 0,5% по весу от общего веса полимерной смеси. Иллюстративные противоокислители включают фенольные таковые, противоокислители на основе стерически затрудненных аминов, их комбинации и т.п. Иллюстративные заполнители включают карбонат кальция, тальк, радионепрозрачные заполнители, такие как сульфат бария, оксихлорид висмута, любые их комбинации и т.п. Как правило, заполнитель может присутствовать в количестве не более чем около 50% по весу от общего веса полимерной смеси, как, например, не более чем около 40% по весу от общего веса полимерной смеси или даже не более чем около 30% по весу от общего веса полимерной смеси. Альтернативно, смесь может не содержать таких добавок, как вещества для повышения клейкости, термостабилизаторы, смазки, заполнители и противоокислители.
Для формирования полимерной смеси компоненты смеси полиолефина и блок-сополимера на основе стирола можно перерабатывать любым известным способом. В одном из вариантов осуществления полиолефин и блок-сополимер на основе стирола можно перерабатывать в расплаве путем сухого смешения или составления. Сухая смеска может иметь порошкообразную, гранулированную или таблетированную форму. Смесь можно изготавливать при помощи непрерывного процесса составления в двухшнековом экструдере или периодического процесса по Бенбери. Для изготовления таких изделий, как гибкие продукты в виде системы трубок, таблетки указанных смесей можно затем подавать в одношнековый экструдер. Смеси также можно смешивать в одношнековом экструдере, оборудованном перемешивающими элементами, а затем экструдировать непосредственно в такие изделия, как продукты в виде системы трубок. В конкретном варианте осуществления смесь можно перерабатывать в расплаве с помощью любого из предусмотренных известных в данной области способов, такого как наслаивание, отливка, формование, экструдирование и т.п. В одном из вариантов осуществления смесь может подвергаться литью под давлением.
Полимерные смеси могут преимущественно выдерживать процессы стерилизации. В одном из вариантов осуществления полимерную смесь можно стерилизовать любым предусмотренным способом. К примеру, полимерную смесь стерилизуют после того, как сформировано изделие. Иллюстративные способы стерилизации включают методики таковой с помощью пара, гамма-излучения, этиленоксида, электронного пучка, их комбинации и т.п. В конкретном варианте осуществления полимерную смесь стерилизуют с помощью облучения гамма-лучами. К примеру, полимерную смесь можно стерилизовать гамма-излучением при от около 25 кГр до около 50 кГр. В конкретном варианте осуществления полимерную смесь стерилизуют путем стерилизации паром. В иллюстративном варианте осуществления полимерная смесь является теплостойкой по отношению к стерилизации паром при температурах до около 130°C в течение времени до около 45 минут. В одном из вариантов осуществления полимерная смесь является теплостойкой по отношению к стерилизации паром при температурах до около 135°C в течение времени до около 15 минут.
В одном из вариантов осуществления полимерные смеси можно сваривать. То есть «сварка» и «уплотнение» могут применяться взаимозаменяемо и относятся к соединению сваркой двух частей изделия, сформированного из полимерной смеси. Дополнительно сварка включает операции уплотнения по плоскости, а также операции кольцевого уплотнения для путей применения в отношении системы трубок. Энергию, как правило, применяют при параметрах, достаточных для получения уплотнения, которое выдерживает испытание целостности уплотнения под давлением при давлении воздуха около 30 фунт/кв. дюйм в течение около 30 минут в условиях сухости и влажности. Можно предусмотреть любые другие способы сварки/уплотнения, например сварка с нагреванием, вибросварка, ультразвуковая сварка, сварка с инфракрасным нагреванием, радиочастотная сварка (RF), их комбинации и т.п.
В одном из вариантов осуществления полимерную смесь можно формировать в однослойное изделие, многослойное изделие или можно расслаивать, наносить на него покрытие или формировать на подложке. Многослойные изделия могут включать такие слои, как армирующие слои, клеевые слои, барьерные слои, химически стойкие слои, металлические слои, любую их комбинацию и т.п. Смесь можно формовать в любой применимой форме, такой как пленка, лист, система трубок и т.п. Полимерную смесь можно сцеплять или связывать с другими подложками, включая полиолефины (полипропилен (РР), полиэтиленом (РЕ) и т.п.) и стироловые соединения (полистирол (PS), акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), высокопрочный к динамической и ударной нагрузке полистирол (HIPS) и т.п.).
В конкретном варианте осуществления полимерную смесь можно применять в получении системы трубок и шлангов. К примеру, полимерную смесь можно применять в качестве системы трубок или шлангов в получении системы малотоксичных рукавов насосов, системы армированных шлангов, системы химически стойких шлангов, системы оплетенных шлангов и системы трубок и шлангов с низкой проницаемостью. Система трубок включает внутреннюю поверхность, которая определяет центральный просвет трубки. Например, может обеспечиваться система трубок, которая имеет любой размер диаметра, применимый для конкретного выбранного применения. В одном из вариантов осуществления система трубок может иметь внешний диаметр (OD) до около 5,0 дюймов, как, например, около 0,25 дюйма, 0,50 дюйма и 1,0 дюйм. В одном из вариантов осуществления система трубок может иметь внутренний диаметр (ID) от около 0,03 дюйма до около 4,00 дюймов, как, например, от около 0,06 дюйма до около 1,00 дюйма. Система трубок из полимерной смеси преимущественно проявляет желательные свойства, такие как увеличенная долговечность. Например, трубка может иметь ресурс перекачивания более чем около 100 часов, как, например, более чем около 150 часов или даже более чем 200 часов, как измерено при 600 об/мин с использованием стандартной насадки L/S 17 для перистальтического насоса Cole-Parmer и воды в качестве рабочей жидкости насоса.
В одном из вариантов осуществления система трубок, получаемая с помощью полимерной смеси, имеет желательные характеристики износа трубки, такие как минимальное отслаивание (внутреннее) и загрязнение (наружное). В частности, отслаивание приводит в результате к образованию частиц и обломков в линии тока, и загрязнение приводит в результате к липкости и клейкости насадки для насоса. В конкретном варианте осуществления характеристики износа трубки имеют значения отслаивания и загрязнения, составляющие менее чем около 1,0% потерь веса при испытании с использованием стандартной насадки L/S 17 для перистальтического насоса Cole-Parmer. Дополнительно ресурс перекачивания имеет набор данных, который имеет минимальную статистическую изменчивость, как указано с помощью стандартного отклонения, составляющего менее чем около 10% от срединного или среднего значения данных. В одном из вариантов осуществления гибкая трубка из полимерного материала имеет снижение объемного расхода, составляющее менее чем 50%, как, например, менее чем около 30% от исходного начального значения.
В одном из вариантов осуществления получаемые в результате изделия могут иметь дополнительные желательные физические и механические свойства. К примеру, изделия являются гибкими, устойчивыми к излому и выглядят прозрачными или по меньшей мере полупрозрачными. К примеру, изделие может иметь пропускание света более чем около 2% или более чем около 5% в диапазоне длин волн видимого света. В частности, получаемые в результате изделия имеют желательную гибкость и существенную прозрачность или полупрозрачность. К примеру, из изделий из полимерной смеси преимущественно можно получать изделия с низкими значениями твердости по шкале твердомера. Например, можно формировать изделие, имеющее значение твердости по шкале твердомера по Шору A от около 35 до около 75, как, например, от около 55 до около 70, имеющее желательные механическими свойствами. Такие свойства свидетельствуют о гибкости материала.
В дополнение к желательной твердости изделия имеют преимущественные физические свойства, такие как баланс любого одного или нескольких свойств из твердости, гибкости, поверхностной смазывающей способности, ресурса перекачивания, отслаивания, загрязнения, предела прочности при растяжении, относительного удлинения, твердости по Шору A, стойкости к гамма-излучению, прочности сварного шва и целостности уплотнения, на оптимальном уровне.
В одном из вариантов осуществления получаемое в результате изделие имеет желательные свойства термостабильности. В конкретном варианте осуществления получаемое в результате изделие имеет еще одно из следующих свойств теплостойкости, такие как более высокая устойчивость к продавливанию, более высокая температура размягчения или более высокая температура автоклавной обработки по сравнению с доступными в настоящее время коммерческими изделиями.
Пути применения полимерной смеси многочисленны. В частности, полимерная смесь является нетоксичной, делающей материал применимым для любого применения, где желательно отсутствие токсичности. Например, полимерные смеси по сути не содержат пластификаторов или других наполнителей с низким молекулярным весом, которые могут вымываться в жидкости, которые ими переносятся. «По сути не содержит», как применяется в данном документе, относится к радиационно-сшитому изделию, имеющему общее содержание органических веществ (TOC) (измеренное в соответствии с ISO 15705 и EPA 410.4), составляющее менее чем около 100 частей на миллион. Дополнительно полимерная смесь имеет биологическую совместимость и ингредиенты состава, не содержащие компонентов, полученных от животных. К примеру, полимерная смесь является перспективной с точки зрения стандартов FDA, USP, EP, ISO и других разрешений регуляторных органов. В иллюстративном варианте осуществления полимерную смесь можно применять в таких путях применения, как в промышленности, в медицине, в здравоохранении, в биофармацевтике, в фармацевтике, в питьевой воде, в продуктах питания и напитках, в лабораториях, в молочном хозяйстве и т.п. В одном из вариантов осуществления от полимерной смеси также можно безопасно избавляться, поскольку она по сути не образует токсичных газов при сжигании и не вымывает пластификаторы в окружающую среду при помещении на свалку.
ПРИМЕРЫ
Смесь блок-сополимера на основе стирола и полиолефина
Смесь полиолефина и блок-сополимера на основе стирола изготовлена из следующих компонентов, как видно из таблицы 1 (Новый состав). Ингредиенты следующего рецепта подвергались сухому смешению с целью гомогенизации смеси, которую затем составляли в расплаве при помощи двухшнекового экструдера. Полученные таким образом таблетки подвергаются либо изготовлению из них трубок путем экструзии при помощи одношнекового экструдера, либо литью под давлением.
Таблица 1
Новый состав
Вес.%
Смола на основе SEBS
22
Масло
54
Полипропилен
22,9
Силиконовый модификатор
1,0
Irganox 1010
0.1
Смола на основе SEBS имеет средний блок этилен-пропиленового каучука и концевые блоки полистирола. Молекулярный вес SEBS составляет по меньшей мере 350 кг/моль. Полипропилен производится Flint Hills Resources, т.е. он представляет собой статистический сополимер, который является ударопрочным и стабилизированным излучением. Упоминаемое выше масло представляет собой минеральное масло, разрешенное для применения USP. Irganox 1010 представляет собой термостабилизатор. Смесь дает в результате оптически прозрачное изделие. В нижеследующей таблице 2 приведены данные испытаний физических свойств для Нового состава.
Таблица 2
Новый состав
Номинальное значение
Твердость по Шору
65А
Предел прочности при растяжении на 100%
340 фунт/кв. дюйм
Предел прочности при растяжении на 300%
470 фунт/кв. дюйм
Предел прочности при растяжении в момент разрыва
955 фунт/кв. дюйм
Относительное удлинение при разрыве
690%
Описанный выше рецепт подвергали изготовлению из него путем экструзии системы трубок размером 0,250''×0,380''. Стерилизация гамма-излучением происходит при около 40-50 кГр, и автоклавная обработка при около 121°C в течение около 30 минут. Номинальные значения измеренных свойств содержатся в таблице 3 для сравнения. В качестве контроля применяют существующее в настоящее время коммерческое предложение термопластичного эластомера (ТРЕ), предоставляемого Saint-Gobain Performance Plastics. Также в набор данных включают конкурирующую систему трубок, которые составляют конкуренцию по характеристикам перекачивания. Относительное удлинение при разрыве определяют при помощи прибора Instron в соответствии со способами испытаний по ASTM D-412. Ресурс перекачивания измеряют на стандартной насадке L/S для насоса Cole-Palmer. Прочность на разрыв (предел прочности при растяжении в момент разрыва) измеряют в соответствии с ASTM D412. Внутренний износ (отслаивание), наружный износ (загрязнение) и снижение расхода измеряют на перистальтическом насосе Cole-Parmer со стандартной насадкой L/S 17, вращающейся при 600 об./мин., и водой в качестве рабочей жидкости насоса.
Таблица 3
Существующий в настоящее время ТРЕ
Конкурирующая система трубок
Новый состав
Значение по Шору А
60
66
65
Прочность на разрыв (фунт/кв. дюйм) до/после стерилизации гамма-излучением
800/800
1018/NDA
955/760
Относительное удлинение при разрыве (%) до/после стерилизации гамма-излучением
720/740
590/NDA
690/700
Ресурс перекачивания (среднее/стандартное отклонение в часах) при стерилизации гамма-излучением Остановлено/Отказано
7/8 Отказано
91/54 Отказано
207/11 Остановлено
Внутренний и наружный износ трубки (вес.%) при стерилизации гамма-излучением
NDA
3,7
0,48
Снижение расхода от начала, %
Невозможно измерить в связи с отслоением
Невозможно измерить в связи с отслоением
30
Как видно из таблицы 3, Новый состав, что неожиданно, имеет лучшие рабочие характеристики, в частности, ресурс перекачивания, внутренний и наружный износ трубки и снижение расхода, чем существующий в настоящее время TPE и конкурирующая система трубок. В частности, применение полимерной смеси Нового состава обеспечивает ресурс перекачивания, улучшенный более чем на около 127% по сравнению с конкурентами. Дополнительно внутренний и наружный износ трубки уменьшается на около 87% по сравнению с конкурентом. Так же как представлено в виде таблицы выше, Новый состав имеет значительно меньшую изменчивость в наборе данных по сравнению с другими 2-мя образцами.
Новый состав испытывают на его прозрачность. Состав не является непрозрачным, но является полупрозрачным, на что указывают данные, представленные ниже в таблице 4. В особенности, он имеет хорошую контактную прозрачность, что означает, что система трубок, изготовленная из состава, показывает визуализацию через трубку при заполнении ее жидкостью.
Таблица 4
Длина волны видимого света, нм
Существующий в настоящее время ТРЕ
Новый состав
Пропускание света, %
700
29,7
5,4
400
13,9
2,3
Испытание на износ выполняют путем испытания плит на машине Plint при скорости в 10 Гц, весе груза в 50 Н и величине хода в 7 мм с использованием шара SS 440 на 3/8 дюйма. Показания снимались в течение 10 минут при считывании показаний на 1 минуте, 5 минуте и 9 минуте. Измерения и испытание делали в соответствии с ASTM-G133. Результаты можно видеть в таблицах 5 и 6.
Таблица 5
Время
Существующий в настоящее время ТРЕ
Новый состав
Коэффициент трения (CoF)
1 минута
0,178
0,079
5 минут
0,104
0,077
9 минут
0,148
0,072
Среднее
0,143
0,076
Таблица 6
Вес (г)
Существующий в настоящее время ТРЕ
Новый состав
Износ (потери веса, %)
Вес перед
4,974
4,199
Вес после
4,913
4,199
Потери веса, %
1,224%
0,000%
Несмотря на то что это не связано с теорией, теоретически предполагается, что превосходные рабочие характеристики перекачивания прозрачной системы трубок из термопластичного эластомера (TPE), такой как Новый состав, связаны с их природными характеристиками хорошей смазываемости. Это поддерживается испытанием на износ и зрительным подтверждением испытательных образцов. Новый состав показывает отсутствие износа, что явствует из нулевых потерь веса и отсутствия истирания материала. Кроме того, измерена характеристика коэффициента трения (CoF), и более низкое число для Нового состава указывает на то, что его поверхность является более гладкой, чем у стандартного, существующего в настоящее время ТРЕ.
Анализируют морфологические свойства образцов системы трубок Нового состава и 2 существующих в настоящее время ТРЕ (ТРЕ 1 и ТРЕ 2). Фазовую морфологию изучают с использованием атомно-силовой микроскопии (AFM). Поперечные сечения каждого образца системы трубок получают таким образом, чтобы изображение снималось в плоскости, перпендикулярной направлению экструзии. Образцы разрезались на замораживающем микротоме алмазным ножом, выдерживаемым при -150°C, с получением поверхностей, подвергнутых криогенной обработке, для анализа с помощью Veeco MultiMode AFM. Применяли кремниевые кантилеверы с номинальной резонансной частотой в 190 кГц при средне-слабых силах нажима зонда в полуконтактном режиме, характеризующихся свободной амплитудой 4,0 B и контрольной точкой кратности уменьшения 0,9. Микроснимки результатов можно видеть на фигурах 1, 2 и 3.
Как видно из изображений, микроснимки ТРЕ 1 (фиг.1) и ТРЕ 2 (фиг.3) являются сходными и проявляют морфологию по типу непрерывности разных фаз, или взаимопроникающей сетки (IPN), где обе фазы, полипропилен и маслосодержащий SEBS, сосуществуют и имеют трехмерную пространственную целостность. Эти изображения находятся в резком контрасте с таковым Нового состава (фиг.2), на котором продемонстрирована морфология капель, где маслосодержащий SEBS существует в виде больших доменов, диспергированных в полипропиленовой матрице. Ясно, что морфология Нового состава не представляет собой таковую по типу непрерывности разных фаз, а скорее блок-сополимер на основе стирола имеет как большие, так и малые дискретные домены, рассеянные в пределах непрерывной полиолефиновой матрицы.
Новый состав имеет заметно лучшие рабочие характеристики перекачивания, чем существующие в настоящее время составы ТРЕ. Несмотря на то что это не связано с теорией, теоретически предполагается, что морфология Нового состава обеспечивает улучшенные рабочие характеристики перекачивания по сравнению с существующими в настоящее время составами TPE. Также Новый состав представляет собой TPE, который имеет рабочие характеристики перекачивания, сравнимые с таковыми системы трубок, изготовленных из композиции термопластичного вулканизата (TPV). Фазовая морфология Нового состава имеет сходство с фазовой морфологией TPV в том, что TPV содержит полипропилен в качестве непрерывной матрицы и частицы сшитого каучука в качестве дискретной фазы.
Следует отметить, что не все действия, описанные выше в общем описании или примерах, являются необходимыми, что часть конкретного действия может не являться необходимой и что можно выполнять одно или несколько дополнительных действий в дополнение к описанным таковым. Более того, порядок, в котором перечислены действия, необязательно является порядком, в котором они выполняются.
В вышеизложенном описании концепции описаны со ссылкой на конкретные варианты осуществления. Однако любой из средних специалистов в данной области техники принимает во внимание, что могут быть внесены разнообразные модификации и изменения без отступления от объема настоящего изобретения, как указано ниже в формуле изобретения. Соответственно, описание и фигуры надлежит расценивать скорее в иллюстративном, чем в ограничительном смысле, и все такие модификации предназначены для включения в пределы объема настоящего изобретения.