用于验证膜结构完整性的具有磁特性的膜制造技术

一种用于验证膜结构完整性的具有磁特性的膜，该膜包括至少一个聚合物层或聚合物片材，聚合物层或聚合物片材具有被添加到至少一层以使膜具有磁性的磁性颗粒，其中在膜中的缺陷位置处膜的磁场具有异常。陷位置处膜的磁场具有异常。陷位置处膜的磁场具有异常。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于验证膜结构完整性的具有磁特性的膜


[0001]本专利技术总体上涉及膜，更具体地涉及包括具有磁特性的一层或多层的膜。这些磁特性允许验证膜的结构完整性。

技术介绍

[0002]合成膜(如土工膜和土工合成材料)在全球范围内用于围堵应用。合成膜通常用于围堵例如由矿山开采、废物管理和石油化学而产生的污染物。合成膜也可以用于蓄水以及许多其他应用。
[0003]举几个例子来说，对于如采矿、废物管理和水产养殖等多种应用，膜完整性是环境保护的关键，在大面积安装膜期间，由于各种原因(包括热约束和使用切割工具)，可能会出现结构缺陷。验证膜完整性对于符合政府机构设定的允许泄漏率至关重要。
[0004]在大面积安装这些土工膜期间，由于热约束和使用切割工具，可能会发生结构缺陷。
[0005]当膜首先铺设时，其表面易于接近，便于进行完整性验证，这样的土工膜缺陷可以被有效地发现和修补。在这些情况中，一种用于验证膜完整性的方法是火花测试法，该方法涉及将高电压电动扫件扫过膜表面，可以检测到针孔大小的孔。
[0006]用于测量暴露的膜损坏的其他方法包括电弧测试(ASTM D7953)、火花测试(ASTM D7240)和水坑测试(ASTM D7002)，这些方法往往难以采用、劳动强度高且价格高昂。
[0007]然而，在许多应用中，如当由膜围堵固体材料时，在膜上添加一层保护性土(例如，沙子、岩石或粘土)，这可能会导致移动，并且使围堵系统中有薄弱点(例如，受环境约束)。此外，添加一层保护性土的行为涉及在膜上使用机械设备，这可能会在添加土之前或期间使膜有皱褶和其他缺陷。一旦膜被掩埋，就无法通过目视或利用火花测试检查来检测这些缺陷。保留流体的膜也是如此。
[0008]一种已经用于在膜被覆盖后检测泄漏和验证膜完整性的方法是偶极子技术(根据ASTM D7007)，该技术基于将覆盖的膜、膜背衬孔与连接在检测区域外的电极之间的电气回路闭合。该方法可以用于检测约1米土质材料下直径至少为1毫米的泄漏。然而，偶极子技术需要将仪器现场校准，并且取决于环境条件，如土湿度或未冻结土。此外，测试现场必须电绝缘，土质覆盖材料必须存在适当的导电环境和组分。因此，土必须湿润，这使得该技术对环境变化敏感。此外，操作员必须接受培训，设备必须定期重新校准，并且高电压设备必须在数千平方米上逐米地移动。
[0009]上述偶极子检查技术用于缺陷检测，但由于设备人工移位非常缓慢、使用便利性低以及环境因素(比如雨、雪、冻土和湿/干土)，该技术的现场应用面临采用阻碍。这些因素对采用和部署防止污染物泄漏到环境中的膜造成了负担，尤其是在立法不断增加、允许泄漏率和精度不断降低的情况下。

技术实现思路

[0010]如本文所公开的，提供了一种具有磁性颗粒的膜，磁性颗粒具有一种或多种磁特性，允许在各种环境条件下(即使当膜被覆盖时)验证膜的结构完整性，并且与膜聚合物材料的组成无关。
[0011]本文公开的膜在至少一层中包括磁性颗粒和/或作为制造膜的方法的一部分进行磁化的颗粒，其中所得膜将表现出基本上一致的磁特性，但在膜中的缺陷位置处具有异常的磁特性。磁性颗粒可以有利地选自具有磁特性的金属氧化物颗粒。
[0012]在一种形式中，膜可以包括至少一层或至少一片合适的材料，比如聚合物，每层由包括聚乙烯(PE)树脂和添加剂的给定量的PE母料组合物制成，其中在挤出之前将具有磁特性的颗粒作为添加剂包含在膜层中的至少一层。在另一种形式中，可以将磁性颗粒喷涂到挤出膜的表面上。磁性颗粒可以有利地基本上均匀地分散在膜中或膜上。当颗粒是挤出成型的添加剂时，可以使用分散剂来实现此目的。
[0013]本公开的另一方面是一种制造PE膜衬垫的方法，其中至少一个挤出层具有磁性颗粒，该方法包括以下步骤：
[0014]a.将包括PE树脂和添加剂的给定量的PE母料组合物混合；以及
[0015]b.挤出在步骤a)中形成的PE配制物以形成单层PE膜衬垫，
[0016]其中磁性颗粒被添加到或包含在至少一个聚合物层以使膜具有磁性。
[0017]在另一种形式中，该制造方法包括共挤出至少两个聚合物层(如美国专利申请号US 2017/0320303中所公开的，该专利申请通过援引以其全文并入本文)，其中磁性颗粒作为添加剂被包含在至少一个聚合物层以使膜具有磁性。
[0018]膜(包括土工膜)可以有利地用于以下行业：采矿、石化、煤灰、煤层气、页岩气、沼气、水产养殖、农业、废物管理、水、景观美化、浮盖应用和用于制造的土工膜面板。膜还可以作为土工膜衬垫用于如生物反应器填埋场、热液体储存、煤层气盐水池、地热废水池等应用中。
[0019]膜的磁性特征可以用于通过使用能够检测膜中磁特性的方法和/或设备来检测膜的完整性，可以认识到，这种膜将表现出基本上一致的磁特性，但是在膜中的缺陷位置处具有异常的磁特性。
[0020]通过阅读将要描述的示例性实施例，将更好地理解本专利技术的其他以及进一步的方面和优点，并且通过在实践中应用本专利技术，本领域技术人员将想到本文没有提及的各种优点。
附图说明
[0021]图1是如本文所述的具有多层的膜的局部透视图；以及
[0022]图2是不同膜磁化技术的图示。
具体实施方式
[0023]本文描述了一种允许验证膜的结构完整性的具有磁特性的新型膜。
[0024]本文所用的术语按照以下陈述的定义。
[0025]除非另有说明，否则本文所用的％或wt.％是指重量％。当在本文中使用时，％是
指与所讨论的相或组合物的总重量百分比相比的重量％。
[0026]如本文所使用的，“磁性颗粒”由具有足够磁敏感的磁特性的颗粒组成，使得其磁特性可以通过如在预期用途中会遇到的材料层来进行检测，该材料层尤其包括由土工现场中的材料覆盖的土工膜。
[0027]“约”是指重量％、时间、pH或温度的值可以取决于用于评估这些重量％、时间、pH或温度的方法或装置的误差界限而在一定范围内变化。通常接受的误差界限是10％。
[0028]在本公开的一个方面，具有磁特性的膜包括至少一层聚合物材料，该聚合物材料具有包括磁性颗粒(例如，粉末)的添加剂。
[0029]如图1A所示，在土工现场，含有极化(磁化)磁性颗粒14(参见图1B)的磁性功能化膜10可以有利地铺设在围堵区域16上，并且用材料18覆盖，如下文进一步详细说明的。膜10可以具有一层或多层，图1B通过示例示出了具有三层10a、10b、10c的膜10，其中磁性颗粒14包含在一片(层之一：10a)中。(注意，为了说明的目的，图1B中示出了离散的可见颗粒14，然而在应用中，这种颗粒14仅为直径为1
‑
150微米的粉末颗粒，并且可能不是如此离散可见的。)
[0030]颗粒14可以仅通过地球磁场极化，或者最有利地可以在膜制造过程中并且在安装在区域16中之前，通过使具有金属磁性颗粒14的膜10靠近含有强磁体的磁化器设备20而极化。如图2A至图2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种标志膜中存在缺陷的膜，所述膜包括聚合物片材，所述聚合物片材具有遍及所述片材基本上均匀分布的磁性颗粒。2.如权利要求1所述的膜，其中，所述膜具有多层，并且所述聚合物片材是所述膜的一层。3.如权利要求1所述的膜，其中，所述聚合物片材具有剩余磁场。4.如权利要求1所述的膜，其中，所述磁性颗粒在暴露于磁体之后具有剩余磁场。5.如权利要求1所述的膜，其中，所述磁场在所述膜中的缺陷位置处具有异常。6.如权利要求1所述的膜，其中，所述聚合物片材中的所述磁性颗粒的重量百分比与所述聚合物片材的厚度成反比。7.如权利要求1所述的膜，其中，所述聚合物材料为聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)。8.如权利要求7所述的具有磁特性的膜，其中，所述磁性颗粒由坡莫合金、AlNiCo、SmCo、Co(钴)、CoO、FeCoO、Nd(钕)、Fe3O4(磁铁矿)、Ni(镍)和/或Gd(钆)中的至少一种组成。9.如权利要求7所述的膜，其中，所述磁性颗粒由FeCoO组成。10.如权利要求1所述的膜，其中，所述磁性颗粒是用于形成所述聚合物片材的母料的添加剂。11.如权利要求1所述的膜，其中，所述磁性颗粒提供在距所述聚合物片材选定距离处可检测到的磁场。12.如权利要求11所述的膜，其中，所述膜被适配成由上至X深度的材料覆盖，其中，所述选定距离大于X。13.一种制造如权利要求1所述的膜的方法，包括以下步骤：使用包括聚合物树脂的母料挤出所述聚合物片材，所述聚合物树脂具有作为添加剂包括在内的所述磁性颗粒；以及向所述聚合物片材施加磁场以磁化所述聚合物片材，由此在去除所施加的磁场之后，所述聚合物片材具有剩余磁场。14.如权利要求13所述的制造方法，其中，所述母料中的所述磁性颗粒的重量百分比与所述聚合物片材的厚度成反比。15.一种使用如权利要求1所述的膜来验证其结构完整性的方法，包括以下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：SOLMAX国际公司，
类型：发明
国别省市：