BRPI0917346B1

BRPI0917346B1 - Compósito em multicamadas

Info

Publication number: BRPI0917346B1
Application number: BRPI0917346-3A
Authority: BR
Inventors: Kenneth H. Green; Willie E. Rochefort; Kevin Edward Harris; Staci Alex Van Norman; Nicholas Wannenmacher
Original assignee: Timberline Tool, L.L.C
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2019-04-02
Also published as: WO2010025079A2; WO2010025080A1; US20090050256A1; CN102264482A; WO2010025079A3; EP2318150A1; BRPI0917346A2; AU2009285901B2; EP2318150B1; US8329291B2; AU2009285901A1; CA2735044A1; CA2735044C; EP2318150A4

Abstract

compósito em multicamadas um compósito em multicamadas inclui uma camada adesiva polimérica e uma camada de película de suporte polimérica, que se toma intimamente incorporada com a camada adesiva polimérica na aplicação de calor.

Description

“COMPÓSITO EM MULTICAMADAS”

Fundamentos da invenção

Várias circunstâncias requerem reparo de plástico, isto é, tubulação de polietileno, tanques ou vasos. O reparo ou conexão pode ser afetado aplicando-se um adesivo ou compósito diretamente à fissura do tubo, tanque ou vaso. Altemativamente, uma luva de multipartes pode ser colocada sobre o defeito ou conexão de tubo e selada em tomo dele. Ainda outra alternativa quando um tubo é danificado é recortar a área avariada e substituíla com uma nova seção de tubulação. Contudo outra alternativa é “soldar por fusão” a tubulação de plástico junto, como é sabido na técnica. Com referência a tanques e vasos, os defeitos são tipicamente reparados usando-se métodos de remendo “clássicos”, tais como epóxi ou resina aplicado a um vidro ou outra fibra/malha para formar um compósito.

Os métodos acima mencionados têm diversas desvantagens. Por exemplo, a aplicação de um adesivo ou compósito a uma fenda tende a não prover uma selagem uniforme. Também a aplicação pode envolver um tempo de “cura” prolongado, em que a pressão exercida dentro do tubo pode forçar o material para fora da fissura. Por exemplo, os tempos de cura podem variar de 2 - 3 horas a 1 - 7 dias para cura total.

Com respeito à aplicação de uma luva de multipartes à área danificada, isto pode com frequência envolver mão-de-obra significativa para escavar a área em tomo do tubo, de modo que a luva possa ser colocada em tomo da área danificada.

O corte do tubo para realizar reparos é com frequência não desejável, especialmente quando o tubo contém um líquido, tal como óleo ou água, ou gás inflamável. O operador necessitaria interromper o líquido ou gás e purgar o tubo, para evitar contaminação do líquido ou risco de explosão gasosa. Isto é geralmente não aceitável para a maior parte das aplicações.

Adicionalmente, como mencionado acima, a escavação em tomo da seção a ser substituída seria necessária. Isto pode provar ser muito dispendioso, tanto em termos de tempo bem como outros recursos financeiros.

A soldagem, incluindo soldagem por fusão, pode também ser problemática. Se o tubo contiver ou conteve uma substância inflamável, o arco, faísca, chama aberta e/ou temperaturas relativamente elevadas tipicamente envolvidas na soldagem podería ignizar o material. Repetindo, escavação em tomo de uma grande área poderia ser necessária para acessar o sítio de reparo e pode ser dispendiosa.

Com respeito ao reparo de tanques ou vasos avariados, especificamente, os defeitos são com frequência sobrepostos com materiais para igualar o substrato original ou, se a avaria for demasiado grande, eles devem ser substituídos. Se os defeitos foram sobrepostos com materiais de igualação de substrato, as áreas sobrepostas são tipicamente somente termicamente soldadas em tomo do perímetro e não provêem a resistência do tanque ou vaso original. Adicionalmente, não há métodos adesivos eficazes atualmente para reparar defeitos em poliolefinas. Por exemplo, os atuais métodos de remendo para defeitos em poliolefinas com frequência deixarão de aderir à superfície do tanque ou vaso ou serão consertados usando-se materiais de remendo dissimilares, que podem ser problemáticos.

Assim, existe necessidade de prover-se um sistema e método aperfeiçoados para reparar tubulação plástica, tanques ou vasos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção provê novos compósitos e novos métodos para utilizar estes compósitos para reparar e/ou conectar pedaços de tubulação plástica, tanques de retenção, anteparos, vasos plásticos e similares, que superam uma ou mais das desvantagens que estão em curso na arte.

Geralmente os compósitos e métodos da presente descrição podem melhorar a resistência da ligação, a taxa de cura, a facilidade de aplicação e o tempo requerido para aplicação.

Em uma forma de realização, a presente invenção provê um remendo em multicamadas (MLP), que inclui pelo menos uma primeira e segunda camadas. A primeira camada é um adesivo polimérico; isto inclui géis formados de polímeros dissolvidos, películas poliméricas intumescidas por solvente ou espumas poliméricas saturados por solvente. A segunda camada é uma película de suporte ou camada traseira, que se toma intimamente incorporada com a primeira camada adesiva polimérica na aplicação de calor.

Em algumas formas de realização, a presente invenção provê um compósito compreendendo três ou, opcionalmente, quatro camadas quando uma configuração de embalagem envelope é desejada. Uma camada, por exemplo, base, a camada mais externa em contato com o tubo a ser reparado, pode ser compreendida de uma película adequada, que é intimamente incorporada dentro da camada adesiva polimérica e, finalmente, dentro da ligação após a cura. Outra camada, por exemplo, a camada de topo, mais externa, pode compreender um material adequado (p. ex., uma película) que, quando combinado com a base, a camada mais externa forma um envelope protetor para a unidade de remendo.

Em algumas formas de realização, tanto o topo, parte mais externa e base, as camadas mais externas tomam-se incorporadas na camada adesiva polimérica durante a cura e finalmente tomam-se parte da ligação. Em algumas formas de realização, somente a camada de base toma-se incorporada dentro da camada adesiva polimérica; a camada de topo é de um material ou uma espessura de modo que não seja completamente incorporada dentro da camada adesiva polimérica, porém realmente resulte em um substrato ligado após o processo de cura. Em algumas formas de realização, a camada de topo pode ser um plástico reforçado. O material de reforço incluído na camada de topo pode, por exemplo, ser um polietileno de pelo molecular ultraelevado, tal como marca Spectra^(R) ou uma fibra de poliaramida, tal como marca Kevlar^(R), ou qualquer outro material de reforço apropriado. Em algumas formas de realização, a camada adesiva polimérica pode incluir materiais de reforço adequados; estes materiais poderíam ser fibras individuais aleatoriamente dispostas, uma camada de fibras contínuas (isto é, uma folha), uma malha de fibra, ou poderíam compreender uma camada distinta de fibras contínuas ou uma fibra tecido ou não-tecida, ou fios metálicos ou malha. Em uma forma de realização, os materiais de reforço podem incluir ainda um revestimento, tal como, por exemplo, um revestimento de politetrafluoroetileno (p. ex., Teflon^(R:>).

Em algumas formas de realização, uma camada metálica, p. ex., uma película fina, malha ou película revestida por sublimação catódica, é aplicada ou depositada na superfície do polímero de camada adesiva, para atuar como um susceptor para a radiofrequência absorver energia eletromagnética. A interface de ligação é assim preferencialmente aquecida utilizando-se a combinação de susceptor - radiofrequência.

Geralmente, a camada adesiva polimérica é uma combinação de uma poliolefina, uma poliamida, um poliéster, um cloreto de polvinilo (PVC) ou um poli-acrilontrila-butadieno-estireno (ABS) e um solvente. Vários pesos moleculares dos adesivos poliméricos são contemplados dentro do escopo da invenção.

Solventes adequados podem incluir aqueles que dissolverão uma parte do polímero, ou saturarão uma espuma polimérica, de modo que o polímero esteja presente no gel ou espuma entre cerca de 2 a cerca de 60 % em peso. Outros solventes adequados incluem aqueles que intumescerão o polímero, de modo que o polímero esteja presente na película intumescida entre cerca de 15 a cerca de 60 % em peso. Dependendo do polímero escolhido, os solventes adequados podem incluir tetralina, decalina, tetracloroetileno, tetracloroetano, xileno, cicloexano, dietiléter, diclorometano, cloreto de metileno, metil etil cetona, tetraidrofurano, benzeno, tolueno, 1-cloronaftaleno, cicloexanona, m-cresol, etilcicloexano, heptano, nonano e/ou 1,2,4-triclorobenzeno. Altemativamente, quaisquer solventes similares, como são conhecidos na arte, podem ser empregados.

Geralmente a segunda camada de película de suporte é uma poliolefina, uma poliamida, um poliéster, um PVC ou um ABS. Vários pesos moleculares da camada polimérica de película de suporte são contemplados dentro do escopo da invenção.

O MLP pode ainda incluir uma terceira camada que atua como uma película de barreira ou de liberação, que fica em contato com a camada adesiva polimérica. Em um aspecto, a terceira camada é de um tipo que pode ser intimamente incorporada dentro da primeira camada adesiva polimérica na aplicação de calor. Películas adequadas incluem poliolefinas, poliamidas, poliésteres, cloreto de polivinilo (PVC), poli-acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS), policetona, fluoropolímero, poliuretano ou suas combinações. Vários pesos moleculares dos polímeros compreendendo as camadas de película são contemplados dentro do escopo da invenção. Em outro aspecto, a terceira camada é um material de liberação e pode ser uma película, um revestimento ou um pó.

Uma ampola contendo solvente é usada em algumas formas de realização para suprir solvente à unidade MLP logo antes da aplicação do MLP ao sítio de reparo. A ampola pode ser resistente a solvente e integrada dentro do MLP, de modo que a ampola possa ser rompida dentro da unidade e permitir que o solvente sature a camada adesiva polimérica de espuma antes da aplicação do remendo. Altemativamente, um orifício de conexão/injeção de solvente, por meio do qual solvente pode ser dispensado dentro da unidade de MLP logo antes da aplicação, pode ser integrado dentro do MLP.

O MLP da presente descrição pode ser aplicado, por exemplo, a tubulação plástica, a fim de facilitar a conexão das extremidades ou do reparo de fraturas, furos, rachaduras, fissuras, goivas, raspaduras e similares da tubulação. Altemativamente, o MLP da presente descrição pode ser aplicado a qualquer aplicação de reparo de polímero, tal como, por exemplo, tanques e vasos poliméricos. Além disso, o MLP da presente descrição pode ser usado para ligar tecidos de roupas em materiais poliméricos de alta resistência.

Os MLPs da invenção fornecem certas vantagens em relação às técnicas de reparo/adesivas atuais. Por exemplo, uma selagem de uniforme é conseguida com os compósitos da invenção. Os materiais têm bastante integridade de modo que eles não percolem dentro da fenda, por exemplo, e percam resistência durante o tempo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As Figuras 1, IA e 1B representam um aspecto de um MLP da presente descrição com e sem a liberação opcional de película de barreira envoltórias.

A Figura 2 representa outro aspecto da invenção, incluindo um MLP reforçado com fibra ou metal.

A Figura 3 representa outro aspecto da invenção, incluindo um MLP intemamente aquecido.

A Figura 4 representa um outro aspecto de um MLP da presente descrição.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A presente invenção provê novos MLPs e métodos de utilizar os novos MLPs em aplicações de reparo de polímero e/ou aplicações de adesão que superam uma ou mais das desvantagens que são atuais na arte. Por exemplo, os MLPs podem ser usados para conectar, reparar ou reforçar tubulação de plástico ou para reparar um defeito em um tanque ou vaso. Como um outro exemplo, os MLPs podem ser usados para ligar tecidos de roupa em materiais poliméricos de alta resistência.

As Figuras 1, IA e 1B representam um aspecto da presente invenção, provendo um MLP 1 que inclui pelo menos uma primeira 3 e segunda (5) camadas com as terceira e/ou quarta camadas 7 opcionais. A primeira camada 3 é uma camada adesiva polimérica. A segunda camada é uma película de suporte ou substrato mais espesso (camada de reforço), cuja superfície toma-se intimamente incorporada com a primeira camada adesiva polimérica na aplicação de calor. As terceira e/ou quarta camada(s) 7 pode(m) ser películas de liberação ou películas barreira envoltórias.

A frase “intimamente incorporada” é destinada a significar que, no esforço físico, tal como aquecimento da primeira camada 3 e segunda camada 5 em contato com um substrato (não mostrado), o solvente permanecendo na primeira camada adesiva polimérica 3 fará com que a película de suporte 5 tome-se homogênea ou heterogeneamente incorporada com a(s) outra(s) camada(s). Para não ficarmos limitados a teoria, o tensão das duas camadas efetivamente faz com que as duas camadas tomem-se uma única camada. As temperaturas usadas para realizar isto pode ser de cerca de 5 a 90 °C abaixo do ponto de amolecimento/fusão do polímero virgem (isto é, nenhum solvente presente). A Tabela 1 provê uma lista exemplar de pares de polímero-solvente, incluindo as temperaturas de fusão ou de transição vítrea dos polímeros virgens, bem como as temperaturas de fusão ou transição vítrea dos pares de polímero-solvente. Por exemplo, na Tabela 1 é visto que um MLP baseado em adesivo polimérico de polietileno de elevado peso molecular pode ser aquecido a cerca de 80 a cerca de 120 °C quando conectando-se ou reparando-se um substrato de polietileno, dependendo do solvente usado. Deve ser entendido que a Tabela 1 é uma lista exemplar de pares de polímero-solvente e de nenhuma forma limita o escopo da presente descrição.

Tabela 1

Polímero	Solvente	Tg(°C) Virgem*	Tm(°C) Virgem*	Tg (°C) Solvente **	Tm(°C) Solvente **
Polipropileno	Benzeno Cicloexano Decalina Tetralina Tolueno 1-cloronaftaleno		168		N/A N/A 163 104 97 137
Cloreto de polivinilo	cicloexanona Tetraidrofurano	82	-	60 53	-
ABS	Tolueno	105	-	84	-
Nylon 12	m-Cresol		187		100
Polibutileno	Benzeno Etilcicloexano Decalina Heptano Nonano 1,2,4-triclorobenzeno		125		127 125 102 127 128 105
Polietileno (MDPE)	1-cloronaftaleno Decalina Tetralina 1,2,4-triclorobenzeno Xileno		127		116 120 104 112 79

Termo: Virgem* - Somente material polimérico presente na panela

Significado: Solvente**-Polímero e solvente presentes na panela

Em algumas formas de realização, a camada adesiva polimérica e/ou as camadas de película são incorporadas dentro de uma camada de ligação (juntamente com a superfície do substrato sendo reparado), 5 quando o processo de adesão está completo.

Geralmente, a primeira camada ou camada adesiva polimérica pode ser uma poliolefina, uma poliamida, um poliéster, um PVC, um ABS ou suas combinações, e um solvente. Vários pesos moleculares da camada adesiva polimérica são contemplados dentro do escopo da invenção.

Adicionalmente, se o polímero for polietileno, ele pode ter baixa, média ou elevada densidade, tal como um polietileno DE baixa densidade (LDPE), média densidade (MDPE), alta densidade (HDPE), peso molecular muito elevado (VHMWPE) ou peso molecular ultra-elevado (UHMWPE).

Solventes adequados incluem aqueles que dissolverão uma 15 percentagem em peso do polímero, de modo que o polímero esteja presente na camada adesiva polimérica 3 entre cerca de 2 e cerca de 60 % em peso. Por exemplo, solventes úteis para solvatizar ou infundir uma camada adesiva 3 compreendendo um polímero pode incluir tetralina, decalina, tetracloroetileno, tetracloroetano, xileno, cicloexano, dietiléter, diclorometano, cloreto de metileno, metil etil cetona, tetraidrofurano, benzeno, tolueno, 1-cloronaftaleno, cicloexanona, m-cresol, etilcicloexano, heptano, nonano e/ou 1,2-4-triclorobenzeno e solventes similares, como são conhecidos na arte.

Em algumas formas de realização, a camada adesiva 3 pode compreender um gel. No processo de formação do gel, uma quantidade predeterminada de polímero (pó, pastilhas, pílulas etc.) é tipicamente colocada dentro do solvente e aquecida por cerca de 30 minutos a 12 horas com alguma forma de agitação. No caso de polietileno, a solução é aquecida entre cerca de 100 °C a cerca de 145 °C por até algumas horas. A solução resultante é resfriada e toma-se um gel. Antes ou durante o processo de esfriamento, a solução viscosa é vertida sobre uma superfície não-pegajosa e comprimida plana, de modo que forma-se um gel que é entre cerca de 0,5 e cerca de 6 mm de espessura.

Em outra forma de realização, a camada adesiva 3 pode compreender uma película polimérica intumescida. Um pedaço de película polimérica é cortada no tamanho desejado (a película dilata-se aproximadamente 40 - 60% em cada direção). No caso de polietileno, o polietileno pode ser de peso molecular baixo (LDPE), médio (MDPE), de alta densidade (HDPE), muito elevado (VHMWPE) ou ultraelevado (UHMWPE). A película polimérica é colocada em um banho de solvente quente a cerca de 95 a cerca de 115 °C e permitida dilatar-se pelo tempo desejado (para obter uma película polimérica dilatada de 15 - 60 % em peso). A película dilatada é então removida, resfriada e armazenada para uso posterior.

Em uma outra forma de realização, a camada adesiva 3 pode compreender uma espuma polimérica. A espuma pode ser embebida em e saturada com o solvente desejado a ser usado para a camada adesiva 3 do

MLP. As espumas poliméricas podem compreender, por exemplo, uma poliolefina, uma poliamida, um poliéster, um cloreto de polivinila, um poliacrilonitrila-butadieno-estireno ou suas combinações. O uso da espuma polimérica pode ser vantajoso porque a saturação da espuma com o solvente desejado pode ser realizada em temperatura ambiente. Solventes adequados para combinar com as espumas poliméricas podem incluir tetralina, decalina, tetracloroetileno, tetracloroetano, xileno, cicloexano, dietiléter, diclorometano, cloreto de metileno, metil etil cetona, tetraidrofurano, benzeno, tolueno, 1-cloronaftaleno, cicloexanona, m-cresol, etilcicloexano, heptano, nonano e/ou 1,2,4-triclorobenzeno e solventes similares, como são conhecidos na arte.

Geralmente a segunda camada ou camada de película de suporte 5 é uma poliolefina, uma poliamida, um poliéster, um PVC ou um ABS. Vários pesos moleculares dos polímeros desta película de suporte (camada de apoio) são contemplados dentro do escopo da invenção. Em algumas formas de realização, a camada de película de suporte 5 pode ser um plástico reforçado com fibra. Tipicamente, a camada de película de suporte 5 é selecionada de modo que seja compatível com a camada adesiva polimérica 3 e/ou aplicação de reparo/adesão polimérico a que será aplicada.

Em um aspecto, o MLP 1 pode ainda incluir uma ou mais camadas externas 7. Camadas externas podem compreender um material de liberação e podem ser uma película, um revestimento ou um pó, tal como aqueles conhecidos na arte. Se um revestimento ou pó de liberação for usado, a quantidade é mínima e não substancialmente afeta as propriedades físicas da camada adesiva polimérica 3. Em uma forma de realização, as camadas externas 7 podem ser películas compreendendo pelo menos um de uma poliolefina, uma poliamida, poliimida, um poliéster, um cloreto de polivinila, um poli-acrilonitrila-butadieno-estireno ou suas combinações.

Em outro aspecto, a uma ou mais camadas externas 7 são películas barreira envoltórias protetoras. A(s) camada(s) extema(s) 7 podem ser aplicadas à camada adesiva 3 somente ou ao inteiro compósito de película de suporte adesiva, de modo que a(s) camada(s) extema(s) 7, pelo menos parcialmente, circundam uma parte da camada adesiva 3 e película de suporte

5. A película de barreira envoltória pode ser imaginada como um pacote, saco ou bolsa ou estrutura circundante que pode ser aberta em um ou mais lados. As películas barreira envoltórias que são compatíveis com os outros polímeros do MLP e do substrato podem ser incorporadas dentro da ligação de substrato reparada-MLP final.

A Figura 2 representa uma forma de realização de um MLP 9. O MLP 9 pode incluir uma primeira camada compreendendo uma camada adesiva polimérica 3, que inclui um material de reforço 11, tal como fibras, malha de pano, fios metálicos ou malha, malha polimérica ou traçados de fio. Materiais de reforço adequados 11 podem ainda incluir uma fibra de polietileno, poliéster, Nylon ou poliaramida, tais como marca Kevlar^(R), disponível na E. I. du Pont de Nemours and Company (Wilmington, DE). Em uma forma de realização, o material de reforço 11 pode ser selecionado de modo que o material de reforço 11 não se dissolva na camada adesiva polimérica 3. Por exemplo, uma fibra de polietileno de elevado módulo pode ser usada e é comercialmente disponível na Honeywell, USA, (Morristown, New Jersey) e é conhecida como fibra marca Spectra^(R\ Em uma forma de realização, o material de reforço 11 pode ser ainda usado como um elemento de aquecimento.

Em algumas formas de realização, a segunda camada 5, como na Figura 1, pode compreender uma película de suporte ou camada de apoio, que pode ser intimamente incorporada com a primeira camada adesiva polimérica 3 na aplicação de calor. O MLP 9 pode também incluir camada(s) externas opcionais 7. A segunda camada 7 e/ou camada(s) extema(s) opcional(ais) 7 podem ser substancialmente similares aos mesmos componentes descritos com referência à Figura 1. Para fins de ilustração, a Figura 2 representa a camada adesiva polimérica reforçada 3, separada em três componentes. Deve ser entendido, entretanto, que o material de reforço 11 pode ser incorporado/embutido dentro da camada adesiva polimérica 3, de modo que a camada adesiva 3 compreenda uma estrutura unitária.

Em uma forma de realização, o material de reforço 11 pode ser incorporado dentro do adesivo polimérico 3 adicionando-se o material de reforço 11 ao material de gel viscoso, enquanto o gel estiver curando, p. ex., esfriando.

A Fig. 3 representa outro aspecto da presente invenção provendo um MLP 15 que inclui pelo menos uma primeira camada aquecida 17 e segunda camada 5 com a(s) camada(s) extema(s) opcional(ais) 7. Em algumas formas de realização, a camada aquecida 17 pode ser usada como um material de reforço de combinação e fonte de calor. Em uma forma de realização, a camada aquecida 17 pode compreender uma malha de fio metálico ou traçados de fio, que podem ser usados como uma grade aquecida para fundir a película de suporte/camada de apoio 5 no substrato. Por exemplo, bordas opostas de uma malha de fio podem ser conectadas a uma fonte de energia elétrica, de modo que a malha de fio possa ser usada como uma grade aquecida por resistência, que, por sua vez, pode ser usada para trazer a interface da película de suporte ou camada de apoio 5 e o substrato para sua temperatura de fusão. Em outras formas de realização, a camada aquecida 17 pode compreender um susceptor consistindo de, por exemplo, uma malha fina, película ou camada de revestimento metálica, que pode ser usado para aquecer a interface de ligação pela aplicação de energia de radiofrequência (RF) ao MLP. A combinação das superfícies fundidas e uma força de compressão aplicada pode fazer com que os dois materiais liguem-se e formem uma camada contínua, com a camada aquecida 17 sendo embutida nesta ligação.

Em algumas formas de realização, o MLP 15 pode ainda incluir uma camada adesiva polimérica, tal como aquelas descritas nas formas de realização anteriores. Por exemplo, em uma forma de realização, a camada de aquecimento 17 pode ser aplicada diretamente a uma camada adesiva polimérica.

Em outras formas de realização, o MLP 15 pode incluir uma camada adesiva compreendendo uma película polimérica dilatada por solvente ou espuma polimérica saturada com solvente com malha de fio ou traçados de fio 17, onde a malha de fio ou traçados de fio podem ser usados para aquecer a película dilatada para curar a película de suporte 5 — a interface de ligação do substrato. Tais fios de resistência podem ser fixados à superfície da película por, por exemplo, costura. Altemativamente, os fios de resistência podem ser moldados dentro da camada pelicular durante o processo de manufatura da película ou ser intercalados entre duas camadas de película. Em algumas formas de realização, a escolha da película polimérica pode depender dos materiais sendo ligados. Por exemplo, as conexões ou reparos de substrato de polietileno seriam emparelhadas com a apropriada película polimérica, tal como polietileno de baixo (LDPE), médio (MDPE), elevada densidade (HDPE), muito elevado (VHMWPE) ou ultra elevado peso molecular (UHMWPE). Como um outro exemplo, uma película não-dilatada com o mesmo tipo de fios de resistência pode ser usada para derreter e fundir a película de suporte e material de substrato.

Em algumas formas de realização, uma ampola contendo solvente pode ser usada para suprir solvente à unidade MLP antes da aplicação do MLP ao sítio de reparo. Por exemplo, a ampola pode ser resistente a solvente e integrada dentro do MLP, de modo que a ampola possa ser rompida dentro da unidade e acomode saturação de solvente da camada adesiva polimérica de espuma antes da aplicação do remendo. Em uma forma de realização, as amplas podem ser compreendidas de Nylon, um fluoropolímero e similar.

Em outras formas de realização, o suprimento de solvente pode ser realizado por meio de um orifício de conexão/injeção de solvente integrado dentro do MLP. Em tais formas de realização, logo antes da aplicação, solvente pode ser dispensado dentro do MLP via o orifício de injeção de solvente.

Os MLPs 1, 9 e/ou 15 podem ser aplicados a um tubo plástico com uma Ferramenta de Prender e Reparar,como descrito na Patente U.S. No. 7337648, intitulada “Clamp and Repair Tool” por Kenneth H. Green, emitida em 4 de março de 2008, cujo conteúdo é incorporado aqui por referência em sua totalidade. Por exemplo, os MLPs 1, 9 e/ou 15 podem ser colocados nas garras do grampo e contatados com a superfície do tubo plástico. Calor e pressão são aplicados pelo grampo para realizar a conexão ou reparo.

Os MLPs 1, 9 e/ou 15 provêem uma vantagem em relação a outros sistemas adesivos. Primeiro eles são de fácil manuseio, uma vez que não há solvente de fluxo livre presente. Segundo, se o MLP 1 ou 9 incluir camada(s) extema(s) 7, então o envoltório de película de barreira resultante pode ser hermeticamente selado, de modo que o gás desprendendo do solvente não é observável. Terceiro, o MLP 15 permite que a conexão ou reparo ser conduzido durante condições de baixa temperatura, onde o aquecimento de superfície não seria adequado para prover as apropriadas temperaturas de interface de ligação.

A Figura 4 representa um MLP 20 de acordo com um aspecto alternativo da presente descrição. Geralmente o MLP 20 pode compreender um material compósito em multicamadas, que provê os benefícios de tanto um tecido de vestuário como um polímero de alta resistência. Em algumas formas de realização, o MLP 20 pode incluir uma camada adesiva polimérica 23, camada de tecido de vestuário 25 e camada de material polimérico de alta resistência 27. A camada adesiva polimérica 23 pode consistir de uma poliolefina, uma poliamida, um poliéster, um PVC, um ABS ou suas combinações, e um solvente. A camada adesiva polimérica 23 pode ser na forma de um gel polimérico, uma película dilatada ou espuma. A camada de tecido de peça de roupa 25 pode compreender qualquer tecido de vestuário, tal como, por exemplo, algodão, lã, zuarte e similares. Altemativamente, a camada de tecido 25 pode compreender qualquer tecido natural ou sintético. A camada de material polimérico de alta resistência 27 pode incluir, por exemplo, malhas ou esteiras da marca Spectra^(R).

Em algumas formas de realização, as ligações entre a camada de tecido de vestuário 25 e a camada de material polimérico de alta resistência 27 podem ser conseguidas aplicando-se calor a duas ou mais camadas destes materiais entremeados com adesivo polimérico 23. Aquecendo-se as camadas, os materiais dissimilares podem ser permanentemente ligados em um compósito de tecido superior. Vantagens do compósito de tecido incluem a mas não são limitados à ação de absorção natural do algodão e aos benefícios térmicos da lã combinada com a resistência e resistência de corte e penetração dos polímeros de alta resistência.

Métodos de Preparação Exemplares: Gel

Polietileno é pesado antes para produzir 6 % em peso, 8 % em peso ou 10 % em peso (% polímero) de géis. 50 ml de gel de uma vez são geralmente produzidos de uma vez, de modo que 3, 4 ou 5 gramas de polietileno são pesados antes e colocados em um frasco de fundo redondo de 100 ml, respectivamente. O polietileno pode ser de baixa (LDPE), média (MDPE), elevada densidade (HDPE) ou peso molecular ultraelevado (UHMWPE).

Decalina é adicionada ao frasco para produzir 50 gramas de gel total. Este é o peso do polietileno e decalina combinados.

Um banho de óleo é aquecido a e mantido em 145 °C. O banho de óleo assenta-se no topo de uma placa de agitação. Uma barra de agitação é colocada no frasco de fundo redondo e é agitada durante o processo.

A mistura de decalina/polietileno é mantida a 145 °C por 2 horas e é então permitida esfriar.

O gel é rotulado e armazenado até a ocasião de produzir uma película de gel.

Quando da ocasião de produzir a película de gel, uma pequena quantidade de gel é colocada em um frasco de fundo redondo de 50 ml e aquecida a 145 °C.

Uma vez o gel alcance a temperatura, ele é vertido sobre um molde e comprimido plano. A película gel resultante é permitida esfriar por cerca de 20 minutos.

Uma pedaço de película de polietileno a ser usada como um envoltório é colocada plana sobre a área de trabalho.A película usada nos testes resumidos abaixo é comumente “envoltório de plástico” LDPE comumente disponível, que podo ser comprado em armazéns. Outras densidades de polietileno podem ser usadas. O pedaço de película deve ser bastante grande para completamente cobrir o topo e a base da camada de gel pré-moldada, mais bastante margem para permitir que as bordas sejam seladas.

O gel de polietileno premoldado é deslizado do molde sobe o envoltório plástico. O envoltório plástico é dobrado, de modo que o gel é completamente coberto com uma camada de envoltório plástico. O envelope de película de barreira resultante consiste de uma única camada de película de LDPE, sobre a qual uma camada de gel se assenta; com outra camada de película de LDPE cobrindo o topo do gel. A película LDPE é estreitamente comprimida em tomo das três bordas abertas.

Métodos e Resultados de Teste Cisalhamento de Sobreposição de Gel Exemplares

O gel preparado é colocado entre duas camadas de substrato de polietileno a serem aderidas. O “sanduíche” de substrato é colocado em uma armação para prover alinhamento apropriado durante o processo de cura.

A armação e amostras de cisalhamento-sobrepostas são colocadas dentro de uma prensa preaquecida. As temperaturas de teste exemplo foram entre cerca de 105 e cerca de 120 °C. A faixa de pressões aplicadas foi de cerca de 0,35 a cerca de 3,51 kg/cm . O processo de formação de ligação leva um mínimo de cerca de 20 minutos na temperatura de cura. A amostra de cisalhamento-sobreposição é permitida esfriar à temperatura ambiente antes do teste. Exemplos representativos são providos na Tabela 2.

Geralmente os substratos de HDPE foram ligados usando-se o adesivo gel em uma prensa Carver equipada com rolo aquecido com espessuras, pressões e temperaturas de amostra de teste variadas. As amostras foram preparadas utilizando-se uma versão modificada das normas ASTM D3163, D3165 e D5868. Para os resultados mostrados na Tabela 2, os parâmetros modificados foram: sobreposição = 3,22 cm (2,54 cm de largura x 1,27 cm de comprimento), taxa de tração = 1,27 cm/min, espessura substrato = 0,476 cm, Backers de 0,476 cm são colocados nas costas do substrato para manter as amostras em cisalhamento, como provido pela norma ASTM. As folhas de substrato foram cortadas em pedaços para testes de cisalhamento de sobreposição de acordo com as normas ASTM. Os pedaços de substrato que foram usados para os testes de cisalhamento de sobreposição foram 11,43 cm x 2,54 cm x 0,476 cm. Os espaçadores foram de 10,16 cm x 2,54 cm x 0,476 cm e os duplicadores foram 8,89 cm x 2,54 cm x 0,476 cm.

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ocorreu no limite entre o adesivo e o substrato, e falha coesiva, que significa que a falha ocorreu inteiramente no substrato ou inteiramente no adesivo. As falhas ocorreram inteiramente no adesivo (exceto quanto a uma amostra sem bastante gel, em que a falha foi tanto coesiva como adesiva).

A resistência ao cisalhamento foi determinada usando-se uma de ASTM D3163, D3165 e D5868.

Métodos de Preparação Exemplares: Película Dilatada de Polietileno

Um recipiente(s) de vidro contendo decalina é inserido dentro da prateleira de retenção do banho de óleo. A temperatura do banho de óleo é ajustada a 101 a 105 °C (a temperatura varia com o material pelicular de polietileno) e o banho é permitido equilibrar-se por cerca de 1 hora. Se o banho já for quente, porém os recipientes de decalina não forem, pelo menos 30 minutos são permitidos para a decalina nestes recipientes alcançar a temperatura do ponto de solidificação do banho. A temperatura da decalina quente de cada recipiente é medida antes do início de cada batelada de amostras de película.

Um pedaço de película de tamanho desejado é cortado (as amostras de película dilatarão ~ 50 - 60% em todas as direções). O polietileno pode ser de baixa (LDPE), média (MDPE) e alta densidade (HDPE), peso molecular muito elevado (VHMWPE) ou peso molecular ultraelevado (UHMWPE).

A película é colocada dentro do recipiente de decalina de vidro quente, assegurando-se que a película seja totalmente submersa dentro da decalina quente. A temperatura da decalina quente de cada recipiente é medida e documentada antes do início de cada batelada de amostras de película.

A película é permitida dilatar durante o período de tempo desejado (uma linha de referência de 40 minutos para 20 % em peso usandose película UHMWPE de 0,051 cm). A percentagem em peso é baseada no conteúdo de polímero.

Uma vez o tempo de dilatação desejado seja alcançado, a película é removida da decalina quente com pinças e imersa diretamente dentro de um frasco de decalina limpa, que foi mantida no freezer. O frasco de freezer (com amostra) é colocado de volta dentro do freezer por pelo menos 5 minutos.

Empregando-se pinças, a amostra de película resfriada é removida do frasco do freezer e colocada dentro de um recipiente de vidro fechável ou dobrada dentro de envoltório de LDPE ou folha de alumínio e rotulada.

Métodos e Resultados de Teste de Cisalhamento de Película Dilatada de Polietileno Exemplares

A película dilatada preparada é colocada entre duas camadas de substrato de polietileno a serem aderidas. O “sanduíche” de substrato é colocado em uma armação, para prover alinhamento apropriado durante o processo de cura.

As amostras de armação e cisalhamento de sobreposição são colocadas em uma prensa preaquecida. A fim de simular as condições de campo, algumas amostras de cisalhamento de sobreposição são feitas sem preaquecer os cilindros de prensa. Temperaturas de teste exemplares foram entre 110 e 120 °C. A faixa de pressões aplicadas foi de 0,35 a 3,52 kg/cm . O processo de formação de ligação leva um mínimo de cerca de 20 minutos na temperatura de solidificação. A amostra de cisalhamento de sobreposição é permitida esfriar à temperatura ambiente antes do teste. Exemplos representativos são providos na Tabela 3.

Geralmente os substratos HDPE foram ligados usando-se o adesivo de película dilatada em uma prensa Carver equipada com cilindro aquecido com espessuras, pressões e temperaturas de amostras de teste variadas. As amostras foram preparadas usando-se uma versão modificada das normas ASIM D3163, D3165 e D5868. Para os resultados mostrados na Tabela 2, os parâmetros modificados foram: sobreposição = 3,226 cm (2,54 cm de largura x 1,27 cm de comprimento), taxa de tração = 2,54 cm/min, espessura do substrato = 0,953 cm. As folhas de substrato foram cortadas em pedaços para os testes de cisalhamento de sobreposição, de acordo com as normas ASTM. Os pedaços de substrato que foram usados para os testes de cisalhamento de sobreposição foram 10,16 cm x 2,54 cm x 0,953 cm.

(Tabela 3 |

Resistência de cisalhamento

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Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência a formas de realização preferidas, as pessoas hábeis na técnica reconhecerão que mudanças podem ser feitas na forma e detalhes, sem desvio do espírito e escopo da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma camada externa, em que dita camada externa está em contato com pelo menos dita camada adesiva polimérica e em que dita camada externa é heterogênea ou homogeneamente incorporada dentro de dita camada adesiva polimérica na aplicação de calor.

1, caracterizado pelo fato de dita camada de película de suporte ser uma poliolefina, uma poliamida, um poliéster, um cloreto de polivinila ou um poliacrilonitrila-butadieno-estireno.

1, caracterizado pelo fato de dito polímero em dita camada adesiva polimérica ser uma poliolefina, uma poliamida, um poliéster, um cloreto de polivinila ou um poli-acrilonitrila-butadieno-estireno.

1. Compósito em multicamadas, compreendendo:

uma camada adesiva polimérica compreendendo uma combinação de um polímero e um solvente;

uma camada de película de suporte polimérica; e um elemento de aquecimento;

em que a camada de película de suporte polimérica toma-se heterogênea ou homogeneamente incorporada com dita camada adesiva polimérica na aplicação de calor;

caracterizado pelo fato de dita camada adesiva compreender uma espuma.

2, caracterizado pelo fato de dita poliolefina ser polietileno e em que dito polietileno é de baixa densidade, média densidade, alta densidade, muito elevado peso molecular ou polietileno de peso molecular ultraelevado.

2, caracterizado pelo fato de dito solvente ser tetralina, decalina, tetracloroetileno, tetracloroetano, xileno, cicloexano, dietiléter, diclorometano, cloreto de metileno, metil etil cetona, tetraidroíurano, benzeno, tolueno, 1-cloronaftaleno, cicloexanona, m-cresol, etilcicloexano, heptano, nonano ou 1,2,4-triclorobenzeno.

2. Compósito em multicamadas de acordo com a reivindicação

3. Compósito em multicamadas de acordo com a reivindicação

4, caracterizado pelo fato de dito polietileno estar presente entre cerca de 2 a cerca de 60 % em peso de dita camada adesiva polimérica.

4. Compósito em multicamadas de acordo com a reivindicação

5. Compósito em multicamadas de acordo com a reivindicação

6. Compósito em multicamadas de acordo com a reivindicação

7. Compósito em multicamadas de acordo com a reivindicação

8. Compósito em multicamadas de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de dita camada externa ser uma película compreendendo uma poliolefina, uma poliamida, uma polimida, um poliéster, um cloreto de polivinila, um poli-acrilonitrila-butadieno-estireno, uma policetona, um fluoropolímero ou um poliuretano.

9. Compósito em multicamadas de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dito elemento de aquecimento compreender uma malha de fio metálico ou traçados de fio.

10. Compósito em multicamadas de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma pluralidade de camadas externas em que ditas camadas externas compreendem uma película de barreira, e dita camada de película de suporte e ditas camadas externas são seladas juntas para formar um envoltório.

11. Compósito em multicamadas de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de dita espuma polimérica compreender uma espuma polimérica saturada com solvente.

12. Compósito em multicamadas de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de dito elemento de aquecimento ser incorporado dentro da camada adesiva polimérica.

13. Compósito em multicamadas de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de dito elemento de aquecimento ser fixado à camada adesiva polimérica por costura.

14. Compósito em multicamadas de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de dito envoltório ser selado hermeticamente. 5 15. Compósito em multicamadas de acordo com a

reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma malha polimérica.