VANNINGSSLANGE MED HØYTRYKKSMOTSTAND OG TORSJONSSTYRKE

Transkript

1 1 VANNINGSSLANGE MED HØYTRYKKSMOTSTAND OG TORSJONSSTYRKE Teknisk område Foreliggende oppfinnelse er generelt anvendbar på det tekniske område som gjelder fleksible slanger, og angår spesielt en vanningsslange med høy trykkmotstand og torsjonsstyrke. 2 3 Teknisk bakgrunn Fem-lags vanningsslanger er kjent på området. Disse tidligere kjente slangene er i sekvensiell rekkefølge sammensatt av et indre lag eller substrat i direkte kontakt med den væsken som skal transporteres, et flettet tekstilforsterkningslag, et mellomliggende lag, et strikket tekstilforsterkningslag og et ytre lag som er egnet for å være i kontakt med hendene til en bruker. Alle rørformede lag er typisk laget av termoplastisk polymermateriale, generelt plastifisert PVC, mens tekstilforsterkningslagene er laget av polyestergarn. Europeisk patentsøknad EP-A og fransk bruksmønstersøknad FR-A beskriver eksempler på slike tidligere kjente slanger som har gode sprengstyrkeverdier og arbeidstrykkverdier. Likevel, er disse løsningene uegnet for mer krevende anvendelser, slik som de som krever sprengtrykk på 40 bar eller mer. Sprengtrykk for slanger blir typisk økt ved å endre parametrene til tekstilforsterkningslagene. Sprengtrykket til slanger er f.eks. kjent å bli økt ved å øke antallet og/eller minske densiteten til garnet i tekstillagene. Dette vil imidlertid også øke produksjonskostnadene og fremstillingskompleksiteten. Det er derimot kjent høytrykksslanger som har et tekstillag av et spesielt materiale med høy feilbelastning slik som kevlar eller lignende. Likevel påvirker her igjen den høye prisen på slike materialer priseffektiviteten til en slange som skal ha en lav pris når dens marked tas i betraktning. Tidligere kjente slanger med to tekstilforsterkningslag er vanligvis også bedømt til å ha en god antitorsjonseffekt. I praksis, oppviser imidlertid disse tidligere kjente slangene med to tekstillag bare gode antitorsjonsegenskaper ved lave arbeidstrykk, nemlig 4 - bar. Over disse verdiene, har disse slangene en tendens til å miste disse egenskapene og i virkeligheten bli ubrukbare ved arbeidstrykk på mer enn bar. Fra US02/ er det kjent en slange som har alle egenskapene som er angitt i ingressen til det selvstendige krav 1.

2 2 2 3 Oppsummering av oppfinnelsen Formålet med oppfinnelsen er i det minste delvis å overvinne de ovenfor nevnte ulempene ved å tilveiebringe en slange med enkel og billig fremstilling og med høy trykkstyrke. Disse og andre formål, som bedre forklart heretter, er oppfylt av en slange som definert i krav 1. Ved hjelp av denne kombinasjonen av trekk, vil slangen ifølge oppfinnelsen oppvise høy sprengtykkmotstand, opp i mot 4 bar eller mer, mens den er fremstilt på en enkel og billig måte. I motsetning til en kjent teknisk fordom som sier at sprengtrykket til en slange kan økes ved å justere parameterne til tekstillagene, har det vist seg at introduksjon av et sjette termoplastisk polymerlag mellom de indre og ytre lagene i tidligere kjente slanger kan øke slangens motstand til en meget lav pris, i virkeligheten svarende til prisen på det fjerde materiale i et slikt lag. Ekstrudering av et sjette lag er også mye enklere og mindre brysomt enn fremstilling av et tekstillag med et stort antall garn. Uttrykket "tekstillag" og lignende slik det er brukt her, er ment å indikere et lag sammensatt av minst to garn eller sett med garn anordnet over et substrat. De to tekstilforsterkningslagene innbefatter derfor et strikket lag og et flettet lag. Uttrykket "tekstillag av flettet type" og lignende vil, slik det er brukt her, også være ment å indikere et lag sammensatt av minst to garn eller sett med garn som er spiralviklet på substratet med motsatte helninger, overlagret, men ikke sammenvevd. Uttrykket "tekstillag av strikket type" og lignende, slik det er brukt her, vil være ment å indikere et lag sammensatt av minst to garn eller garnsett anordnet over substratet og sammenvevd for å danne et antall kjedesting av trikottypen. Slangen ifølge oppfinnelsen har videre utmerkede anti-kink-egenskaper i motsetning til den aktuelle antakelsen om at en slik effekt vil bli påvirket ved en økning av slangens masse. EP-A nevner uttrykkelig at en slange med to tekstillag har gode antitorsjonsegenskaper, mens lagtykkelsene samtidig blir redusert, noe som medfører redusert treghetsmasse for slangen. Ved å overvinne slike tekniske fordommer, har søkeren overraskende funnet at innføring av et ytterligere polymerlag mellom de indre og ytre lagene i tidligere kjente slanger forbedrer slangens anti-kink-egenskaper betydelig, som vist nedenfor ved hjelp av forsøk.

3 3 2 Det sjette laget kan fortrinnsvis være utenfor både det flettede og det strikkede laget og ikke innskutt mellom disse. Det sjette laget kan med andre ord være i kontakt med det indre laget eller det ytre laget. Det sjette laget kan hensiktsmessig innbefatte et fargemiddel av typen sot, og kan være innskutt mellom det indre laget og det innerste av tekstillagene. Det sjette laget kan med andre ord være i kontakt med det indre laget. Det sjette laget vil dermed effektivt beskytte alle de underliggende midlene mot algeoppblomstring, og spesielt fra en slik virkning på tekstillagene som er mest eksponert for slike problemer. Ifølge oppfinnelsen, er det sjette laget en film med den tykkelse mindre enn 0, mm og kan ha en gjennomsnittlig tykkelse på omkring 0,3 mm. Det første polymermaterialet, det andre polymermaterialet, det tredje polymermaterialet og det fjerde polymermaterialet er identiske. Det første polymermaterialet, det andre polymermaterialet, det tredje polymermaterialet og det fjerde polymermaterialet er kompatible med hverandre. Uttrykket "kompatible materialer" eller avledninger av dette, er slik det er brukt her, ment å indikere materialer som har en kjemisk og/eller fysisk kompatibilitet med hverandre, dvs. materialer som, selv om de er i kontakt med hverandre, tilveiebringer en sammenføyning innrettet for å understøtte overføringen av strekk eller skjærspenninger gjennom materialene, eller som har den samme grunnmassen. Uttrykket "grunnmasse" for en polymer eller avledninger av dette, slik det er brukt her, er ment å indikere et polymermateriale som kan tilveiebringe den molekylære strukturen i sluttproduktet. Ifølge oppfinnelsen, har de første, andre, tredje og fjerde polymermaterialene alle en plastifisert PVC-basert (polyvinylklorid-basert) grunnmasse. Uttrykket "grunnmasse basert på" eller avledede uttrykk, slik de er brukt her i forbindelse med navnet på et polymermateriale, er ment å indikere et polymermateriale som er i stand til å tilveiebringe den molekylære strukturen til polymermaterialet hvis navn er tilknyttet uttrykket "grunnmasse basert på" til sluttproduktet. Fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen er definert i samsvar med de uselvstendige patentkravene. 3 Kort beskrivelse av tegningene Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå tydeligere av den følgende detaljerte beskrivelse av en foretrukket, ikke-begrensende utførelsesform av en vanningsslange ifølge oppfinnelsen som er beskrevet som et eksempel ved hjelp av de vedføyde tegningene, hvor:

4 4 lagene. Fig. 1 er en tverrsnittsskisse gjennom en slange ifølge oppfinnelsen; og Fig. 2 er et oppriss av en slange ifølge oppfinnelsen, som viser de forskjellige 2 3 Detaljert beskrivelse av en foretrukket utførelsesform Det vises til de ovennevnte figurene hvor vannslangen ifølge oppfinnelsen, generelt betegnet med henvisningstall 1, er sammensatt av seks overlagrede lag. De omfatter, i rekkefølge fra innsiden til utsiden, et indre lag eller et substrat 2 i direkte kontakt med den væsken som skal transporteres, vanligvis vann, en antialgefilm 3, et flettet tekstillag 4, et mellomliggende lag, et strikket tekstillag 6 og et ytre lag eller dekklag som er egnet for å bli grepet av en bruker. Alle rørformede lag, dvs. substratet 2, anti-algefilmen 3, de mellomliggende laget og dekklaget 7 har en plastifisert PVC-basert grunnmasse. Det flettede tekstillaget 4 og det strikkede laget 6 kan derimot være laget polyestergarn med et garnnummer på 10 dteks. Det flettede tekstillaget 4 kan være laget av + eller garn. Det strikkede laget 6 kan være dannet på det mellomliggende laget ved hjelp av en i og for seg kjent strikkemaskin, hvor nålen og nåleholderen er stasjonær med hullet føres frem og tilbake i den aksiale retningen uten omdreining, slik at kjedestingene er hovedsakelig parallelle med slangens akse, som vist spesielt på fig. 2. Ellers kan det strikkede tekstillaget 6 være laget i samsvar med det som er beskrevet i italiensk patent IT , med linjer og rader av sting som har motsatte helninger. Dekklaget 7, som spesielt kan være transparent med en fin metallisert effekt, kan ha en satengaktig ytre overflate for å minimalisere friksjon med kontaktflater. Innholdet av sot i fargemiddelet kan være fra 0,1 til dekk-% av det materialet som utgjør anti-algefilmen 3. Ifølge oppfinnelsen, har det plastifiserte PVC-materialet som utgjør substratet 2, en Shore A-hardhet, dvs. fra 80 til 70, fortrinnsvis omkring 7, hvor den plastifiserte PVC-en som utgjør anti-algefilmen 3 og dekklaget 7, har en lignende Shore A- hardhet, dvs. fra 70 til 60, fortrinnsvis omkring 6, og til slutt har den plastifiserte PVC-en i det mellomliggende laget en Shore A-hardhet på fra 63 til 73, fortrinnsvis omkring 68. Slangen 1 vil dermed opprettholde sin fleksibilitet mens den har et meget høyt spreningstrykk nær 4 bar eller mer. Når det gjelder tykkelsene til de forskjellige lagene og ifølge oppfinnelsen, er tykkelsen S 2 til substratet 2 fra 0, mm til 1,8 mm, f.eks. omkring 1 mm, tykkelsen S 3

5 2 til filmen 3 er mindre enn 0, mm, f.eks. 0,3 mm, tykkelsen S til det mellomliggende laget er på fra 0,4 mm til 0,9 mm, f.eks. 0,6 mm, og endelig er tykkelsen S 7 til dekklaget 7 på fra 0,6 mm til 1 mm, f.eks. 0,8 mm. Slangen ifølge oppfinnelsen kan fremskaffes ved å utføre følgende fremgangsmåte. Substratet 2 og den overlagrede anti-algefilmen 3 blir første ekstrudert sammen, så blir dette halvferdige emnet ført inn i en flettemaskin av kjent type for å danne det flettede tekstillaget 4. Det mellomliggende laget blir så ekstrudert på kjent måte, på det ovenfor nevnte emnet som kommer ut fra flettemaskinen. Det halvferdige emnet som er dannet ved hjelp av ekstruderen, som er sammensatt av substratet 2, anti-algefilmen 3, flettingen 3 og de mellomliggende laget, blir så ført inn i en stikkemaskin for å danne det strikkede laget 6. Til slutt blir dekklaget 7 ekstrudert på det halvferdige emnet som kommer ut fra strikkemaskinen. Sammenlignende tester ble utført for å bestemme anti-torsjonsegenskapene til slangen 1, sammenlignet med noen få tidligere kjente slanger. Testene ble utført ved å blåse inn luft ved økende trykk i en én meter lang slangeprøve, holdt i vertikal posisjon ved hjelp av understøttelser som gir den mulighet til å rotere omkring sin egen akse. Ved hver lufttrykkverdi, blir rotasjonsvinkelen (i grader) for slangen målt ved å bruke et goniometer festet til bunnen av slangen. De tre slangeprøvene hadde under test den samme indre diameter på,88 mm (/8 tommer, /8"). Resultatene av disse testene er oppsummert på fig. 3, hvor vinkelen til rotasjonen (Y-aksen) for hver slangeprøve er vist som en funksjon av innblåst lufttrykk (X-aksen). Symbolet betegner rotasjonsvinkel-verdiene for en slangeprøve fremstilt i 3 samsvar med læren ifølge den ovenfor nevnte europeiske patentsøknad EP-A Symbolet ( ) betegner rotasjonsvinkelverdiene for en slangeprøve fremstilt i samsvar med det som er angitt i europeisk patentsøknad EP-A , hvor et strikket lag er lagt over et annet tekstillag dannet av spiralvinklet garn. I denne søknaden ble slangen indikert å oppvise god antitorsjonseffekt. Til slutt, betegner symbolet ( ) betegner rotasjonsvinkelverdiene for en slangeprøve ifølge foreliggende oppfinnelse. Slangen ifølge oppfinnelsen viser seg å ha en meget mindre rotasjonsvinkel enn de fem-lags slangene som er fremstilt i samsvar med det som er angitt i euro-

6 6 peisk patentsøknad EP-A selv ved så lavt arbeidstrykk som 2 bar, noe som indikerer meget bedre antitorsjonsegenskaper ved lave arbeidstrykk. På den annen side, har slangen ifølge oppfinnelsen en meget mindre rotasjonsvinkel enn slangen med et spiralformet antitorsjonslag som er fremstilt i samsvar med det som er beskrevet i europeisk patentsøknad EP-A fra et arbeidstrykk på bar, noe som indikerer bedre anti-torsjonsegenskaper ved forholdsvis høye arbeidstrykk. Den ovennevnte beskrivelse viser klart at oppfinnelsen oppfyller de tilsiktede formålene. Slangen ifølge oppfinnelse er egnet for et antall endringer og variasjoner innenfor det oppfinneriske konseptet som er angitt i de vedføyde patentkravene. Selv om slangen er blitt beskrevet under spesiell henvisning til de vedføyde figurene, er de tallene som det refereres til i beskrivelsen og kravene, bare brukt for å gi bedre forståelse av oppfinnelsen, og er på ingen måte ment til å begrense omfanget av oppfinnelsen.

7 7 P A T E N T K R A V 2 1. Seks-lags vanningsslange, omfattende: - et indre lag (2) i direkte kontakt med den væsken som skal transporteres, hvor laget er sammensatt av et første termoplastisk polymermateriale; - et ytre lag (7) egnet for å bli holdt av en bruker, og som er laget av et annet termoplastisk polymermateriale; - to tekstilforsterkningslag (4, 6) innskutt mellom det indre (2) og det ytre (7) laget; - et separeringslag () innskutt mellom tekstillagene (4, 6), laget av et tredje polymermateriale; - et sjette lag (3) laget av et fjerde polymermateriale innskutt mellom det indre (2) og det ytre (7) laget; k a r a k t e r i s e r t v e d a t : de to tekstilforsterkningslagene (4, 6) er av strikket og flettet type, idet ett av de to tekstillagene (4, 6) er et flettet lag og det andre er et strikket lag som har et antall kjedesting av trikottypen; - hvor det fjerde polymermaterialet er et termoplastisk polymermateriale; - hvor det første termoplastiske polymermateriale, det andre termoplastiske polymermateriale, det tredje polymermateriale og det fjerde polymermateriale alle innbefatter en plastifisert PVC-basert grunnmasse; - hvor det første termplastiske polymermateriale har en Shore A-hardhet på fra 80 til 70; - det andre termoplastiske polymermateriale og det fjerde polymermateriale har en Shore A-hardhet på fra 70 til 60; - det tredje polymermateriale har en Shore A-hardhet på fra 63 til 73; - tykkelsen (S2) til det indre laget (2) er fra omkring 0, mm til 1,8 mm; - tykkelsen (S) til separasjonslaget () er fra 0,4 mm til 0,9 mm; - tykkelsen (S7) av det ytre laget (7) er fra 0,6 mm til 1 mm; - det sjette laget (3) er en film som har en tykkelse (S3) på mindre enn 0, mm. 2. Slange ifølge krav 1, hvor det sjette laget (3) ligger utenfor begge tekstillagene (4, 6). 3

8 8 3. Slange ifølge krav 1, hvor det sjette laget (3) innbefatter et fargestoff av sottypen for å hindre algeoppblomstring, idet det sjette anti-algelaget (3) er innskutt mellom det indre laget (2) og det innerste laget av tekstillagene (4, 6). 4. Slange ifølge de foregående krav, hvor innholdet av fargemiddelet sot er fra 0,1 til vekt-% av det fjerde polymermaterialet.. Slange ifølge krav 1, hvor det strikkede tekstillaget (6) er utenfor separeringslaget (), idet sistnevnte ligger utenfor det flettede tekstillaget (4). 6. Slange ifølge krav 3 og, hvor det flettede tekstillaget (4) er i kontakt med det sjette anti-algelaget (3). 7. Slange ifølge krav eller 6, hvor det ytre laget (7) er i kontakt med det strikkede tekstillaget (6).

9 9