EA012153B1 - Способ армирования композитных изделий объектов, расположенных на открытом воздухе - Google Patents
Способ армирования композитных изделий объектов, расположенных на открытом воздухе Download PDFInfo
- Publication number
- EA012153B1 EA012153B1 EA200700006A EA200700006A EA012153B1 EA 012153 B1 EA012153 B1 EA 012153B1 EA 200700006 A EA200700006 A EA 200700006A EA 200700006 A EA200700006 A EA 200700006A EA 012153 B1 EA012153 B1 EA 012153B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- prepreg
- adhesive
- bandage
- matrix material
- composite
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 50
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 50
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 32
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 25
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 claims abstract description 5
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- -1 acetylacetone peroxide Chemical class 0.000 claims description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 12
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 claims description 12
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 11
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims description 11
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 10
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 10
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- GEMHFKXPOCTAIP-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethyl-n'-phenylcarbamimidoyl chloride Chemical compound CN(C)C(Cl)=NC1=CC=CC=C1 GEMHFKXPOCTAIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 7
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 claims description 7
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 6
- MWNQXXOSWHCCOZ-UHFFFAOYSA-L sodium;oxido carbonate Chemical compound [Na+].[O-]OC([O-])=O MWNQXXOSWHCCOZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000012933 diacyl peroxide Substances 0.000 claims description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 5
- GJBRNHKUVLOCEB-UHFFFAOYSA-N tert-butyl benzenecarboperoxoate Chemical compound CC(C)(C)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 GJBRNHKUVLOCEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920006217 cellulose acetate butyrate Polymers 0.000 claims description 4
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- YQHLDYVWEZKEOX-UHFFFAOYSA-N cumene hydroperoxide Chemical compound OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 YQHLDYVWEZKEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920006241 epoxy vinyl ester resin Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 claims description 3
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 claims description 3
- BEQKKZICTDFVMG-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,4,6-pentaoxepane-5,7-dione Chemical compound O=C1OOOOC(=O)O1 BEQKKZICTDFVMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 2
- 150000002432 hydroperoxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 claims 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 abstract description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000011185 multilayer composite material Substances 0.000 abstract 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 50
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 29
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 22
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 18
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 12
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 8
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 8
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 8
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N isophthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=C1 QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- FRIBMENBGGCKPD-UHFFFAOYSA-N 3-(2,3-dimethoxyphenyl)prop-2-enal Chemical compound COC1=CC=CC(C=CC=O)=C1OC FRIBMENBGGCKPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229940106691 bisphenol a Drugs 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 1
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 1
- XPSQBNPZMNWIPV-UHFFFAOYSA-N ethenoxyperoxyethene Chemical compound C=COOOC=C XPSQBNPZMNWIPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 150000002734 metacrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 125000005397 methacrylic acid ester group Chemical group 0.000 description 1
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 1
- 239000004843 novolac epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/06—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/003—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised by the matrix material, e.g. material composition or physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/06—Fibrous reinforcements only
- B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
- B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
- B29C70/20—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L57/00—Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear
- F16L57/02—Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear against cracking or buckling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L9/00—Rigid pipes
- F16L9/12—Rigid pipes of plastics with or without reinforcement
- F16L9/127—Rigid pipes of plastics with or without reinforcement the walls consisting of a single layer
- F16L9/128—Reinforced pipes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2067/00—Use of polyesters or derivatives thereof, as moulding material
- B29K2067/06—Unsaturated polyesters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2363/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
- C08J2363/10—Epoxy resins modified by unsaturated compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
- Y10T428/249924—Noninterengaged fiber-containing paper-free web or sheet which is not of specified porosity
- Y10T428/249933—Fiber embedded in or on the surface of a natural or synthetic rubber matrix
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
- Y10T428/249924—Noninterengaged fiber-containing paper-free web or sheet which is not of specified porosity
- Y10T428/249933—Fiber embedded in or on the surface of a natural or synthetic rubber matrix
- Y10T428/249934—Fibers are aligned substantially parallel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам изготовления и использования изделий из многослойного композиционного материала с адгезивом специального состава на основе полиэфирной и/или винилэфирной смолы, наносимым на поверхность объекта, подлежащего усилению, или между слоями предварительно сформованной ленты препрега из материала на основе ненасыщенной полиэфирной и/или винилэфирной смолы, усиленной стекловолокном, которая может накладываться на поверхность объектов, имеющих форму тел вращения, таких как колонны, трубы, столбы и т.п., для повышения их устойчивости, выносливости и прочности. Этот материал может также использоваться для устранения незначительных дефектов и повреждений на поверхности таких объектов. Лента препрега и адгезив могут быть подготовлены, нанесены и отверждены там, где находятся объекты, подлежащие усилению, и в то время, когда эти объекты находятся в рабочем состоянии, даже при относительно низкой температуре - около 0°С. Соответствующий выбор инициаторов полимеризации и веществ, добавляемых к материалу матрицы препрега (поли-ε-капролактон), а также добавление ацетилацетона и мономеров типа алкил(акрилат)метакрилата к адгезиву приводит к сеткообразованию в смолах. Пероксиды разлагаются благодаря активаторам, поступающим диффузией через поверхность адгезивного вещества. Данный способ гарантирует полное отверждение композитного бандажа по всей поверхности, на которую он накладывается, и равномерность восприятия нагрузки объектом.
Description
Способ по изобретению предназначен для повышения/продления срока службы объектов, расположенных на открытом воздухе, таких как колонны, столбы, трубы или другие объекты, имеющие форму тел вращения, или восстановления их механических свойств после повреждений. Для устранения отдельных незначительных дефектов на поверхности объектов, подлежащих упрочнению, может использоваться адгезив. Согласно изобретению адгезив может быть приготовлен, нанесен и отвержден в том месте, где находятся объекты, подлежащие усилению, и в то время, когда эти объекты находятся в рабочем состоянии, даже при относительно низкой температуре - около 0°С.
Здания или сооружения подвержены эрозии, поэтому они периодически нуждаются в ремонтных и восстановительных работах. Вследствие воздействия эрозии и коррозии надежность конструкции и механические характеристики объектов (колонны, трубы, столбы и т.п.) могут понижаться. Для их восстановления часто используют полосы или ленты различного состава, накладываемые на всю поверхность поврежденной конструкции или только локально в том месте, где это необходимо.
Во многих патентах предлагается использование для этих целей материалов на основе смол, усиленных стекловолокном. Например, согласно патенту Канады № 2028524 и патенту США № 4700752 такие полосы выполнены из помещенных в матрицу из полиуретановой, эпоксидной или ненасыщенной полиэфирной смолы стекловолоконных усиливающих материалов, повышающих прочностные характеристики.
Один из способов армирования состоит в том, чтобы, вращая целевой объект, смачивать ленту из стекловолокна в смоляной ванне и наматывать ее на объект, создавая таким образом усилительный бандаж. Для отверждения смолы в бандаже обычно используют нагрев. Такие способы могут быть применены только в идеальных условиях, они не пригодны к использованию в случае больших объектов, расположенных на открытом воздухе (очень трудно или даже невозможно вращать большие колонны, трубы или столбы).
Другой способ армирования объектов предусматривает погружение стекловолокон в смолу и наложение ленты на поверхность объекта. Такая технологическая операция состоит из трех переходов, первым из которых является введение стекловолокна в композитную матрицу (смолу). Второй переход состоит из наматывания этого предварительно изготовленного, пропитанного композита (препрега) на объект, подлежащий упрочнению. Третий переход состоит в отверждении бандажа. Это обычно решается при помощи теплопередачи.
Эти способы имеют несколько практических проблем. Одной из проблем является параллельное расположение усиливающих жгутов перпендикулярно направлению тела объекта. Геометрия параллельных жгутов - также проблема, потому что поперечное сечение ленты между жгутами меньше, чем диаметр жгута. В результате бандаж получается неровным и волнистым в его продольном направлении. Поэтому рекомендуется, чтобы в случае многонитевой ленты вершины волн последующих секций укладывались в основания волн предыдущих. В этом случае бандаж будет неразрывным и в структуре бандажа не будет никаких открытых зон. Правильное расположение жгутов может улучшить усиливающий эффект и равномерность распределения матричного материала по всей длине бандажа. Такой способ требует чрезвычайного внимания и участия человека в качестве рабочей силы.
Кроме того, известные способы не могут использоваться при некоторых обстоятельствах, таких как плохие погодные условия (и др.), а также для подземных газовых труб, для труб в быстрых потоках или под высоким давлением. Скальные породы, окружающие такие трубы, имеют температуру обычно ниже 10°С независимо от сезона или погоды, поэтому инициаторы полимеризации, используемые для отверждения композитного покрытия, активизируются при помощи нагревания. Для того, чтобы это произошло в течение приемлемого отрезка времени, через наружный слой материала препрега подводится тепло.
Композитный бандаж имеет относительно малую теплопередачу, что приводит к большому расходу тепла из-за низкой температуры окружающей среды и из-за скорости потока транспортируемой жидкости или газа. Температура в непосредственной близости от трубы, главным образом, определяется внутренней температурой трубы. Из-за больших паразитных утечек тепла в трубе большое количество тепла передается внешней среде. Чтобы помочь химическому процессу отверждения, на наружной поверхности бандажа устанавливают нагревательные патроны. Из-за малой теплопроводности материалов бандажа стенка трубы получает очень мало тепла через композиционный материал, и, кроме того, внутренняя среда уносит большую его часть. Установившееся состояние характеризуется двумя крайними значениями температуры - на стенке трубы 0-10°С, и на наружной поверхности бандажа 130-135°С. Вещество инициатора отверждения ненасыщенной полиэфирной смолы требует минимум 50-60°С, но, как было сказано, слой смолы, помещенной непосредственно около стенки трубы, не достигает такой температуры, и поэтому вещество инициатора отверждения не эффективно.
Способы, основанные на термополимеризации структуры бандажа, не эффективны при вышеуказанных обстоятельствах, потому что материал бандажа (или часть материала) не отверждается должным образом или вообще не отверждается.
Предпринимались попытки избавиться от указанных недостатков; например, предварительным созданием композитной ленты: уже усиленной, отвержденной и свернутой в форме рулона (патенты США №№ 5518568; 5677046; 5683530 и 6336983). В этом случае по крайней мере одна сторона предварительно
- 1 012153 изготовленной композитной ленты гладкая.
Радиус кривизны композитной ленты, свернутой в виде часовой спиральной пружины, равен половине радиуса кривизны объекта. Поэтому при наложении предварительно изготовленной ленты на объект упругое напряжение помогает закрепить ленту на объекте.
Использование твердой, жесткой композитной ленты проблематично, если поверхность объекта, подлежащего усилению, не гладкая. Это может вызвать проблему в присоединении композитной ленты к поверхности объекта: они не будут склеиваться вместе. Пространство между этими двумя поверхностями должно быть заполнено адгезивом. В этом случае соединение не такое же прочное, как это было бы в случае объекта с гладкой поверхностью. По этой причине поверхность объекта должна быть предварительно подготовлена, сглажена; в противном случае лента должна быть изготовлена из композитного препрега, который отверждается на месте.
Проблема, связанная с наличием сварного шва на трубе, может быть решена посредством круглого клеевого бандажа (патент США № 5518568). Согласно этому американскому патенту две отдельные ленты помещаются по обе стороны сварного шва, а третья лента помещается сверху, закрывая промежуток между двумя другими лентами. При этом способе все три ленты полностью встроены в усилительную структуру.
В способах согласно указанным патентам используется твердый композитный материал. Но поскольку такой предварительно изготовленный препрег не эластичен, эти способы не пригодны для того, чтобы обеспечить плотное прилегание к поверхности неровностей и криволинейным поверхностям объекта.
Известные способы имеют следующие недостатки:
шнуры усиливающего материала должны быть расположены в определенном порядке, что является трудным, требует участия человека и не может быть осуществлено на открытом воздухе;
они не являются пригодными для больших, расположенных на открытом воздухе объектов;
используемый композитный препрег не может отверждаться на холоде (при температуре ниже 15°С), или когда полоса присоединяется к холодным поверхностям;
твердый и жесткий препрег (композитная муфта типа С1оск 8ргтд) не является пригодным (или требует ряда процедур с использованием дополнительного материала и энергии) для того, чтобы покрывать любую поверхность, которая имеет повреждения или кривизну.
Предлагаемое изобретение описывает состав материала и способ его применения, с помощью которых могут быть решены указанные технологические проблемы.
Различные типы объектов, в частности труб, могут быть упрочнены с помощью композитной ленты с усилительным стекловолокном, связанным ненасыщенной полиэфирной/винилэфирной смолой. Способ изготовления бандажа согласно предлагаемому изобретению требует предварительного приготовления препрега, получаемого из матричного смоляного материала и усилительного стекловолоконного материала, и очень эластичного адгезива, который используется для крепления ленты к поверхности объекта и создания очень надежного соединения между слоями бандажа.
Состав адгезива, мас.%:
ненасыщенная полиэфирная смола и/или винилэфирная смола - 30-50;
мономер - эфир (мет)акриловой кислоты - 1-10;
тиксотропная добавка - 1-5;
гидроксид алюминия, и/или порошок СаСО3, и/или тальк, или любая смесь этих элементов - 30-50; диацилпероксид, кетонпероксид, кумигидропероксид или любая смесь этих элементов - 1-5; Ν,Ν-диметиланилин - 0,1-1 и/или Ν,Ν-диэтиланилин - 0,1- 1;
1% раствор нафтената кобальта - 1-5;
1-5% раствор нафтената ванадия - 1-5;
ацетилацетон - 0,5-1.
Матричный материал, используемый для приготовления препрега, содержит, мас.%:
раствор ненасыщенной орто- и/или изофталевой полиэфирной смолы в стироле (содержание стирола 35 мас.%), и/или новолачно-эпоксидная винилэфирная смола, или любая смесь этих материалов - 25-40;
МдО, и/или ΖηΟ, и/или ВаО, и/или СаО - 5-10;
термопластичный полимер: ацетобутират целлюлозы и/или ацетат целлюлозы - 1-5; поли-е-капролактон - 3-10;
наполнитель: любая смесь гидроксида алюминия, порошка СаСО3, талька, кварцевого порошка - 30-50; инициатор: перкарбонат, дибензоил пероксид, пероксидикарбонат, трет-бутилпербензоат, пероксид ацетилацетона, дикеталь, органический гидропероксид или любая смесь этих веществ - 0,5-3.
Указанные выше материалы смешивают вместе и гомогенизируют, чтобы получить структуру смолы матрицы. Часть полученного вещества помещают в полиэтиленовую (ПЭТ) фольгу. Отобранный однонаправленный усилительный материал также помешают в фольгу, погружая в матричный материал с обеих сторон. Пропитанный усилительный материал после этого еще раз помещают в другую фольгу. Затем материал проходит через специальное устройство формирующих роликов с изменяемым расстоянием между ними. Расстояние между роликами устанавливается предварительно согласно требуемой
- 2 012153 толщине. Полученный таким образом материал препрега упаковывают в алюминиевую фольгу и сохраняют при постоянной температуре 5-15°С до момента использования.
С использованием этого способа может быть получена лента оптимальной ширины и длины. Толщина ленты определяется геометрией стекловолокна, используемого в качестве усилительного материала.
Готовый усилительный материал для препрега представляет собой материал шириной 0,2-1,3 м, содержащий 50-60 мас.% стекловолокна. Он похож на ткань и поставляется в рулонах. Параллельные жгуты стекловолоконных нитей, вытянутые вдоль их продольной оси (10-50 м), свободно связаны с так называемым стекломатом.
Подготовка усилительного бандажа: трубу тщательно очищают до металла, не оставляя на ней каких-либо жировых пятен. Затем приготовленный, как описано выше, адгезив наносят тонким слоем на совершенно чистую поверхность трубы, покрывая ее повреждения. Предварительно заготовленный препрег тщательно очищают от алюминиевой фольги и помещают, равномерно выравнивания его, на слой адгезива.
Чтобы обеспечить надежную связь между адгезивом и материалом препрега, слой препрега прикатывают роликом с небольшим усилием нажатия. На наружную поверхность слоя препрега опять наносят адгезив и затем покрывают его следующим слоем препрега. Эта процедура повторяется до тех пор, пока не будет получено заданное количество слоев. Наружный слой бандажа покрывают ПЭТ фольгой. Минимальное число слоев в оптимальных условиях - 5, но обычно используют 8 слоев.
Чтобы улучшить процесс отверждения, используют нагревательные патроны (резистивного или индукционного нагрева), помещаемые на наружном слое бандажа. Эти нагревательные патроны являются индукционными или резистивными. Перед тем, как использовать эти патроны, вокруг наружной поверхность бандажа располагают стальную пластину толщиной 1 мм. Нагревательные патроны суммарной теплопроизводительностью 5 кВт помещают на эту стальную пластину, чтобы обеспечить равномерный нагрев. В случае наружного подогрева объектов с бандажом нагревательными патронами не может быть достигнута температура выше чем 130°С. Состояние нагрева внутри бандажа контролируют с помощью термометров (термопар), один из которых помещен в самый нижний слой, а другой - в верхний слой бандажа.
Преимущества способа по изобретению:
материал препрега может быть сформирован в соответствии с пожеланиями пользователя и может использоваться для устранения и покрытия повреждений;
материал препрега может быть отвержден даже в условиях присоединения к объекту, имеющему низкую температуру (0°С);
изобретение может использоваться также в случае больших объектов, расположенных на открытом воздухе.
Ниже будут рассмотрены некоторые примеры, чтобы показать эффективность использования изобретения (главным образом, с целью повышения долговечности труб).
Были проведены серии экспериментов, нашедшие отражение в указанных ниже примерах, где измененялись параметры отверждения композитного бандажа, изготовленного с использованием препрега согласно изобретению.
Основные параметры: температура стенки трубы (наиболее низкая температура, при которой бандаж полностью затвердевает в течение указанного времени), и сравнительные данные, относящиеся к температуре нагревательного патрона (130°С в каждом эксперименте).
Исходная смесь материала матрицы перепрега (М) в количестве 100 кг содержит, мас.%: ненасыщенная полиэфирная смола и/или винилэфирная смола на основе новолачной эпоксидной смолы (РЕК 8084) (или любая смесь двух этих веществ) в виде раствора в стироле (содержание стирола 35 мас.%) продукта, синтезированного из смеси с соотношением 1:1 ортофталевой кислоты и этиленгликоль-пропиленгликоль-ангидрида малеиновой кислоты или изофталевой кислоты и неопентилгликольпропиленгликоль-ангидрида малеиновой кислоты - 25-40;
МдО, и/или ΖηΟ, и/или ВаО, и/или СаО - 5-10;
термопластичный полимер: ацетобутират целлюлозы и/или ацетат целлюлозы (ацетилцеллюлоза) - 1-5; наполнитель: любая смесь гидроксида алюминия, порошка СаСО3, талька и кварцевого порошка - 30-50. Различные инициаторы полимеризации и разные количества поли-е-карполактона добавлялись к матричному материалу на основе этой ненасыщенной полиэфирной смолы (исходная смесь матричного материала: М).
Исходная смесь адгезива (К) в количестве 100 кг содержит, мас.%: ненасыщенная полиэфирная смола и/или винилэфирная смола (РЕК 8084) - 30-50; тиксотропная добавка (на основе активного кварца, например ЛЕКО81Ь К202) - 1-5; смесь гидроксида алюминия, порошка СаСО3 и/или талька - 30-50.
В зависимости от состава системы инициаторов-активаторов, используемой для начала сеткообразования, к исходной смеси адгезива (К) были добавлены в различных количествах активные мономеры (метакрилаты) и ацетилацетон.
В случае поведения систем материала без дополнительного введения активаторов, содержащих кобальт или ванадий, отверждение бандажа может быть достигнуто только при условии, что температура
- 3 012153 стенки трубы равна 30°С или выше, а продолжительность термообработки составляет 2 ч. Эти примеры, действительно, являются примерами, с помощью которых автор доказывает благоприятное воздействие веществ, добавленных согласно изобретению.
Эффективен и активатор, содержащий нафтенат ванадия в присутствии мономера ММА и поли-εкапролактона. Также может быть рассмотрена эффективность инициаторов (кетонпероксида и кумилгидропероксида), используемых в этом случае.
Положительные эффекты достигаются от использования таких веществ, как метакрилатный эфир и поли-е-капролактон.
Подтверждены преимущества использования ацетилацетона, показанные сравнительными экспериментами.
Гидроксид алюминия (АТН), тальк, кварцевый порошок, порошок СаСО3 и доломитовый порошок использовались в различных примерах, как в случае матричного материала препрега, так и в случае адгезива.
Влияние добавленных материалов на сеткобразование в системе материала не зависело от выбора типа ненасыщенной полиэфирной смолы и, соответственно, винилэфирной смолы (полиэфирная смола на основе о-фталевой кислоты, полиэфирная смола на основе изофталевой кислоты, бис-фенольная (бисфенол-А) эпоксивинилэфирная смола или новолачная эпоксивинилэфирная смола). Эта проблема рассматривается в примере 4.
Пример 1.
Для получения адгезива смешали вместе 100 кг очень эластичной винилэфирной смолы (ΌΕΡ. 8084), 10 кг мономера метилметакрилата (ММА), 3 кг тиксотропного вещества (на основе активного диоксида кремния, например АЕКО81Ь К.202). 100 кг гидроксида алюминия (АТН), 2 кг диацилпероксида и 2 кг Ν,Ν-диметиланилина (10 мас.% раствор) в качестве активатора. Непосредственно перед работой с лентой в материал адгезива добавили 2 кг раствора нафтената кобальта (1 мас.%), чтобы гарантировать, что пероксидный инициатор, добавленный к матричному материалу, будет активировать также и при низкой температуре. Адгезив, модифицированный таким образом, оставался вязко-жидким в течение 30 мин при нормальной температуре и достигал точки желирования, максимум, через 60 мин. Этот материал обеспечил сцепление между металлом и полосой, а также между слоями композитного материала, заполняя неровности поверхности.
Вещества, необходимые для получения матричного материала препрега, добавлялись одно за другим и после этого подвергались гомогенизации. В этом случае были использованы следующие вещества: 100 кг раствора в стироле (содержание стирола 35 мас.%) ненасыщенной полиэфирной смолы, полученной в результате синтеза ортофталевой кислоты и этиленгликоль-пропиленгликоль-ангидрида малеиновой кислоты с соотношением 1:1; 3 кг МдО (окиси магния); 5 кг термопластичного полимера (АЦЭ - ацетат целлюлозы); 5 кг поли-е-капролактона, 100 кг талька; 2 кг инициатора (0,5 кг перкарбоната, 1,5 кг трет-бутилпербензоата).
Усилительный материал, использованный в препреге, представлял собой тканеподобный материал, поставляемый в рулонах в виде параллельных лент шириной 0,2-1,3 м, состоящих из стекловолоконных жгутов длиной 10-50 м, вытянутых вдоль их продольной оси, которые свободно соединены с так называемым стекломатом.
В процессе подготовки препрега соблюдалась следующая процедура. Часть готового матричного материала-смолы помещали в ПЭТ фольгу. Затем часть однонаправленного усилительного материала на основе стекловолокна определенных размеров (0,3x4 м в данном случае) также помещали в фольгу и тщательно пропитывали смолой матрицы (с обеих сторон материала). После чего пропитанное стекловолокно выглаживали между двумя вулканитовыми роликами. Расстояние между двумя роликами было задано заранее.
Препрег, полученный таким способом, может быть сохранен без потери свойств в течение 30 дней при нормальной температуре или 90 дней, если температура не достигает 20°С. Спустя день после его изготовления препрег абсолютно годен к употреблению. ПЭТ фольга может быть снята с его поверхности - спустя 1 день поверхность перестает быть липкой.
Посредством такого способа можно получать ленту композитного препрега любого размера. Толщина ленты определяется геометрией стекловолокна. Продукт хранится в алюминиевой фольге при температуре 5-15°С до момента его использования.
Подготовка усилительного бандажа
Трубу тщательно очистили до металла, не оставляя никаких жировых пятен на нем. Затем предварительно подготовленный, как описано выше, адгезив нанесли тонким слоем на совершенно чистую поверхность трубы, покрывая ее неровности. Предварительно приготовленный препрег тщательно очистили от алюминиевой фольги и поместили его, равномерно распределяя, на слой адгезива.
Чтобы обеспечить связь между адгезивом и материалом препрега, использовали ролик, прижимая его с небольшим усилием. На верхний слой препрега опять нанесли адгезив и покрыли его следующим слоем препрега. Эта процедура повторялась до получения заданного количества слоев бандажа. Наруж
- 4 012153 ный слой бандажа покрыли ранее использованной ПЭТ фольгой.
Для оптимального усиления необходимо, минимум, 5 слоев, но обычно используется 8 слоев.
В этом примере препрег был изготовлен длиной 4 м. Полный вес ленты - 4,12 кг, вес стекловолокна 1,72 кг. Вес необходимого адгезива - 0,85 кг. Лента была использована для получения 8-слойного бандажа на поверхности стальной трубы диаметром 150 мм.
Чтобы ускорить процесс отверждения, на наружном слое бандажа использовали нагревательные патроны. Эти нагревательные патроны могут быть индуктивными или резистивными. Перед использованием патронов на поверхность бандажа поместили стальную кольцевую пластину толщиной 1 мм. Нагревательные патроны с суммарной теплопризводительностью 5 кВт были помещены на эту стальную пластину, что гарантировало равномерное распределение нагрева.
Чтобы контролировать внутренний нагрев, в самый близкий к трубе слой был помещен термометр (термопара) и еще один термометр (термопара) был помещен в наружный слой.
В процессе эксперимента стенка трубы имела температуру 0°С. Температура наружного слоя препрега достигла 130°С через 20 мин. В течение этого времени температура внутреннего слоя оставалась на уровне 0°С. Нагревание продолжали в течение еще 60 мин, контролируя стабилизацию верхних слоев. За это время бандаж был полностью отвержден.
Повторение эксперимента показало, что если бы не использовался мономер ММА, то потребовалось бы 120 мин нагревания для отверждения внутреннего слоя.
Таким образом, наличие в составе адгезива кобальта в качестве активатора приводит к благоприятному эффекту в химических реакциях, имеющих место в препреге, если тот содержит в своем составе мономер ММА и/или поли-е-капролактон. Эти вещества помогают активатору проникать благодаря диффузии из адгезива в матричный материал препрега и активировать инициатор (смесь перкарбоната, пербензоата). Благодаря этому препрег и адгезив образуют сетчатую структуру (ретикулируют) одновременно и композитный бандаж отверждается полностью.
Пример 2.
Получение матричного материала препрега подобно его получению в первом примере: 100 кг раствора ненасыщенной полиэфирной смолы в стироле (содержание стирола - 35 мас.%), полученной в результате синтеза ортофталевой кислоты и этиленгликоль-пропиленгликоль-ангидрида малеиновой кислоты в отношении 1:1; 3 кг МдО (окиси магния); 5 кг термопластичного полимера (АЦЭ - ацетат целлюлозы); 10 кг поли-е-капролактона, 100 кг талька; 2 кг инициатора (0,5 кг перкарбоната, 1,5 кг трет-бутилпербензоата). Вещества, необходимые для получения матричного материала препрега, добавлялись одно за другим и после этого подвергались гомогенизации.
Часть готового матричного материала-смолы поместили в ПЭТ фольгу. Затем часть однонаправленного усилительного материала на основе стекловолокна определенных размеров (0,3x4 м в данном случае) также была помещена в фольгу и тщательно пропитана смолой матрицы (с обеих сторон материала). После чего пропитанное стекловолокно было выглажено между двумя вулканитовыми роликами. Расстояние между двумя роликами было задано заранее.
Для получения адгезива смешали вместе 100 кг очень эластичной винилэфирной смолы (ΌΕΒ 8084), 10 кг мономера метилметакрилата (ММА), 3 кг тиксотропного вещества (на основе активного диоксида кремния, например АЕКОЗГЬ К202), 100 кг гидрокида алюминия (АТН) и 2 кг диацилпероксида. Кроме того, было использовано также 2 кг Ν,Ν-диметиланилина (10 мас.% раствор) в качестве активатора.
Непосредственно перед работой с лентой в материал адгезива было добавлено 2 кг раствора (1 мас.%) нафтената кобальта, чтобы гарантировать, что пероксидный инициатор, добавленный к матричному материалу, будет активировать также и при низкой температуре. Адгезив, полученный таким образом, оставался вязко-жидким в течение 30 мин при нормальной температуре и достиг точки желирования, максимум, через 60 мин.
В этом примере был приготовлен препрег длиной 4 м. Полный вес ленты - 4,12 кг, вес стекловолокна - 1,72 кг. Вес необходимого адгезива - 0,85 кг. Полоса использовалась для получения 8-слойного бандажа на поверхности стальной трубы диаметром 150 мм. По трубе транспортировалась вода с температурой 0°С.
Стенка трубы имела температуру 0°С. Чтобы отслеживать внутренний нагрев, в самый близкий к трубе слой был помещен термометр (термопара) и еще один термометр (термопара) был помещен в наружный слой.
Температура наружного слоя препрега достигла 130°С через 20 мин. В течение этого времени температура внутреннего слоя оставалась на уровне 0°С.
Повторение эксперимента показало, что если бы не использовался поли-е-капролактон, то потребовалось бы 120 мин нагревания для отверждения внутреннего слоя бандажа.
Эксперименты подтвердили, что присутствие кобальтового активатора дает четко выраженный эффект в химических реакциях, происходящих в препреге. Этот неожиданный эффект может быть объяснен только проникновением кобальтовой смеси благодаря диффузии из адгезива в матричный материал. Этому проникновению способствует также поли-ε-капролактон.
- 5 012153
Пример 3.
Получение матричного материала препрега подобно его получению в первом примере: 100 кг раствора ненасыщенной полиэфирной смолы в стироле (содержание стирола - 35 мас.%), полученной в результате синтеза ортофталевой кислоты и этиленгликоль-пропиленгликоль-ангидрида малеиновой кислоты с соотношением 1:1; 3 кг МдО (окиси магния); 5 кг термопластичного полимера (АБЦ - ацетобутират целлюлозы); 100 кг талька; 2 кг инициатора (0,5 кг перкарбоната, 1,5 кг трет-бутилпербензоата). Вещества, необходимые для получения матричного материала препрега, добавлялись одно за другим и после этого подвергались гомогенизации.
Часть готового матричного материала-смолы помещали в ПЭТ фольгу. Затем часть однонаправленного усилительного материала на основе стекловолокна соответствующих размеров (0,3x4 м в данном случае) была также помещена в фольгу и тщательно пропитана смолой матрицы (с обеих сторон материала). После чего пропитанное стекловолокно было выглажено между двумя вулканитовыми роликами. Расстояние между двумя роликами было заранее задано.
Спустя 24 ч после его изготовления препрег был абсолютно пригоден к употреблению и к хранению в течение 30 дней при нормальной температуре или 90 дней, если температура не достигает 20°С.
Для получения адгезива смешали вместе 100 кг очень эластичной винилэфирной смолы (ΌΕΡ 8084), 5 кг мономера метил метакрилата (ММА), 3 кг тиксотропного вещества (на основе активного диоксида кремния, например ЛЕКО81Ь К202), 100 кг гидроксида алюминия (АТН) и 2 кг диацилпероксида. Кроме того, было использовано также 2 кг раствора (10 мас.%) алкилароматического амина (ДМА) в качестве активатора.
К материалу адгезива бьло добавлено также 2 кг раствора (1 мас.%) нафтената кобальта и 0,5 кг ацетилацетона для того, чтобы гарантировать, что пероксидный инициатор, добавленный к матричному материалу, будет активировать также и при низкой температуре. Адгезив, полученный таким образом, оставался вязко-жидким в течение 30 мин при нормальной температуре и достигал точки желирования, максимум, через 60 мин.
В этом примере был приготовлен препрег длиной 4 м. Полный вес ленты - 4,08 кг, вес стекловолокна - 1,70 кг. Вес необходимого адгезива - 0,80 кг. Лента использовалась, чтобы получить 8-слойный бандаж на поверхности стальной трубы диаметром 150 мм. По трубе транспортировалась вода с температурой 0°С.
Температура стенки трубы также была 0°С. Чтобы отслеживать внутренний нагрев, в самый близкий к трубе слой был помещен термометр (термопара) и еще один термометр (термопара) был помещен в наружный слой.
Температура наружного слоя препрега достигла 130°С через 20 мин. В течение этого времени температура внутреннего слоя оставалась на уровне 0°С. Нагревание продолжали в течение еще 60 мин, контролируя температуру наружных слоев при стабилизации. За это время бандаж был отвержден полностью.
Повторение эксперимента показано, что если бы не использовался ацетилацетон, внутренний слой бандажа не был бы полностью отвержден. Нагревание трубы до 60°С помогло, и сеткообразование препрега успешно закончилось после 120 мин нагревания.
Эксперименты подтвердили, что присутствие кобальта в качестве активатора дает четко выраженный эффект в химических реакциях, происходящих в препреге. Этот неожиданный эффект может быть объяснен только проникновением кобальтовой смеси благодаря диффузии из адгезива в матричный материал. Этому проникновению также способствует ацетилацетон.
Пример 4.
Вещества, необходимые для получения матричного материала препрега, добавлялись одно за другим и после этого подвергались гомогенизации. В этом случае были использованы следующие вещества: 100 кг раствора ненасыщенной полиэфирной смолы в стироле (содержание стирола - 35 мас.%), полученной в результате синтеза ортофталевой кислоты и этиленгликоль-пропиленгликоль-ангидрида малеиновой кислоты с соотношением 1:1; 3 кг МдО (окиси магния); 5 кг термопластичного полимера (ПВА поливинилацетат); 5 кг поли-е-капролактона, 100 кг АТН; 2 кг инициатора с высокой температурой разложения (пербензоат).
Часть готового матричного материала-смолы помещали в ПЭТ фольгу. Затем часть однонаправленного усилительного материала на основе стекловолокна соответствующих размеров (0,3x4 м в данном случае) была помещена в фольгу и тщательно пропитана смолой матрицы (с обеих сторон материала). После чего пропитанное стекловолокно было выглажено между двумя вулканитовыми роликами. Расстояние между двумя роликами было задано заранее.
Спустя 24 ч после его изготовления препрег был полностью пригоден к употреблению и хранению без потери свойств в течение 30 дней при нормальной температуре или 90 дней, если температура не достигает 20°С.
Для получения адгезива смешали вместе 100 кг бис-фенольной винилэфирной смолы, 10 кг мономера метилметакрилата (ММА), 3 кг тиксотропного вещества (на основе активного диоксида кремния,
- 6 012153 например АЕКО81Ь К202), 50 кг гидрокида алюминия (АТН); 50 кг талька и 1 кг нафтената кобальта (1% Со) в качестве активатора. Для обеспечения отверждения инициаторов адгезива были использованы 2 кг кумилгидропероксида и 1 кг кетонпероксида.
Адгезив, полученный таким образом, оставался вязко-жидким в течение 30 мин при нормальной температуре (23±2°С) и достиг точки желирования через 60 мин.
В этом примере был приготовлен препрег длиной 4 м. Полный вес ленты - 4,10 кг, вес стекловолокна - 1,70 кг. Вес необходимого адгезива - 0,80 кг. Лента использовалась для получения 8-слойного бандажа на поверхности стальной трубы диаметром 150 мм. По трубе транспортировалась вода с температурой 0°С.
Температура стенки трубы также была 0°С. Чтобы отслеживать внутренний нагрев, в самый близкий к трубе слой был помещен термометр (термопара) и еще один термометр (термопара) был помещен в наружный слой.
Температура наружного слоя препрега достигла 130°С через 20 мин. В течение этого времени температура внутреннего слоя оставалась на уровне 0°С. Нагревание продолжали в течение еще 60 мин, контролируя температуру внешних слоев при стабилизации. За это время бандаж был отвержден полностью.
Повторение эксперимента показало, что если бы не использовался мономер ММА, внутренний слой бандажа не был бы полностью отвержден. Нагревание трубы до 60°С помогло, и сеткообразование препрега завершилось успешно.
Эти эксперименты показывают, что присутствие кобальта в качестве активатора дает четко выраженный эффект в химических реакциях, происходящих в препреге, имеющем иной состав, чем препрег в первых трех экспериментах. Этот неожиданный эффект может быть объяснен только проникновением кобальтовой смеси благодаря диффузии из адгезива в матричный материал. Этому проникновению способствует мономер ММА, введенный в исходную смесь адгезива, хотя его вспомогательное воздействие не такое сильное, как в ранее описанных случаях.
Система материала препрега, содержащая ненасыщенные полиэфирные/винилэфирные смолы матричного материала (композитная лента), может быть полностью отверждена, даже если препрег соединяется с поверхностью, имеющей низкую температуру (0°С). Это достигается добавлением пероксидов к материалу препрега. Активаторы, которые разлагают пероксиды, передаются диффузией между двумя различными матрицами, и в препреге они инициируют сеткообразование полиэфирной/винилэфирной смолы.
Диффузия (и отверждение препрега) значительно усиливается благодаря ряду веществ (поли-е-капролактону в препреге; мономерам эфира метакриловой кислоты и ацетилацетону в адгезиве). Выбор между нафтенатом кобальта или нафтенатом ванадия на процесс не влияет.
Claims (13)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ армирования композитных изделий для ремонта, упрочнения или повышения стойкости объектов, расположенных на открытом воздухе, таких как трубы, опоры, столбы, при котором на поверхности объекта формируют многослойный композитный бандаж с использованием ленточного препрега, содержащего матричный материал на основе ненасыщенной полиэфирной/винилэфирной смолы и армирующие волокнистые материалы, ориентированные в одном направлении, отличающийся тем, что для улучшения сеткообразования при низкой температуре к матричному материалу предварительно добавляют пероксиды, которые обеспечивают отверждение препрега по всей толщине композитного бандажа, разлагаясь под воздействием активаторов, диффундирующих в матрицу препрега из материала адгезива на основе полиэфирной/винилэфирной смолы, который наносят между последовательно наматываемыми слоями препрега.
- 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что матричный материал, используемый для приготовления препрега, в своем составе содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: раствор ненасыщенной орто- и/или изофталевой полиэфирной смолы в стироле с содержанием стирола 35 мас.%, и/или новолачно-эпоксидную винилэфирную смолу, или любую смесь этих материалов - 25-40; МдО, и/или ΖηΟ, и/или ВаО, и/или СаО - 5-10; термопластичный полимер: ацетобутират целлюлозы и/или ацетат целлюлозы - 1-5; поли-е-капролактон - 3-10; наполнитель: любая смесь гидроксида алюминия, порошка СаСО3, талька, кварцевого порошка - 30-50; инициатор: перкарбонат, дибензоил пероксид, пероксидикарбонат, трет-бутилпербензоат, пероксид ацетилацетона, дикеталь, органический гидропероксид или любая смесь этих веществ - 0,5-3.
- 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что адгезив, наносимый на слои композитных лент предварительно приготовленного препрега, в своем составе содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: ненасыщенная полиэфирная смола и/или винилэфирная смола - 30-50; мономер - эфир (мет)акриловой кислоты - 1-10; тиксотропная добавка - 5; гидроксид алюминия и/или порошок СаСО3, и/или тальк, или любая смесь этих элементов - 30-50; диацилпероксид, кетонпероксид, кумилгидропероксид или любая смесь этих элементов - 1-5; Ν,Ν-диметиланилин - 0,1-1 и/или Ν,Ν-диэтиланилин - 0,1-1; 1%-ный раствор нафтената кобальта - 1-5; 1-5%-ный раствор нафтената ванадия - 1-5; ацетилацетон - 0,5-1.- 7 012153
- 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют однонаправленный армирующий материал (стекло, углерод, базальт, арамид и т.д.) с такими параметрами, чтобы получить препрег шириной от 10 до 50 см и длиной, в зависимости от размеров объекта, подлежащего покрытию, от 1 до 30 м.
- 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что выбирают вещества, инициирующие сеткообразование, таким образом, чтобы обеспечить способность готового препрега к хранению при температуре 5-15°С без какого-либо существенного изменения его свойств в течение по крайней мере трех месяцев до использования.
- 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что ленточный препрег наматывают на поверхность объекта, обматывая его кругом в несколько слоев.
- 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что на наружном слое композитного бандажа помещают электронагревательные патроны, способствующие отверждению композитного бандажа, а в исходную смесь адгезива и матричного материала добавляют инициаторы-активаторы полимеризации, которые, переходя путем диффузии из одной системы материалов в другую, вступают там в реакцию.
- 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что между слоями препрега помещают адгезив, образующий связывающие слои, а материал препрега формуют в соответствии с пожеланиями пользователя так, чтобы исправить и покрыть повреждения, при этом металлосодержащий активатор, переходя в граничные слои матричного материала, вызывает разложение содержащихся там пероксидов, осуществляя таким образом полную ретикуляцию композитного бандажа.
- 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что поли-ε-капролактон, добавляемый к матричному материалу препрега, вводят в количестве 3-10 мас.%, что усиливает диффузию, уменьшает степень усадки матричного материала и, таким образом, придает поверхности бандажа блестящий и гладкий вид.
- 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что ацетилацетон вводят в состав адгезива в количестве 0,5-1 мас.%, а мономеры (мет)акриловой кислоты - в количестве 1-10 мас.%, что усиливает диффузию, ускоряющую достижение активирующими веществами граничных слоев матричного материала, благодаря чему осуществляется полная ретикуляция, отверждение бандажа, даже в открытых условиях и даже при температуре около 0°С.
- 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что бандажом, создаваемым на поверхности объекта, покрывают каждое повреждение, повторяя кривизну объекта, причем минимальная кривизна бандажа соответствует наружному диаметру объекта, подлежащего усилению.
- 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что отверждение композитного матричного материала и адгезива осуществляют при низких температурах (около 0°С) и на месте расположения объекта, подлежащего усилению, одновременно за один переход, что гарантирует равномерное восприятие нагрузки объектом.
- 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что для ускорения процесса отверждения в матричный материал препрега добавляют поли-е-капролактон и/или в материал адгезива добавляют ацетилацетон и/или эфир (мет)акриловой кислоты, чем достигают также уменьшение усадки композитного бандажа.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU0401172A HU227555B1 (en) | 2004-06-11 | 2004-06-11 | Method for arming composit-fabrication of open-air located objects |
| PCT/HU2005/000065 WO2005121224A1 (en) | 2004-06-11 | 2005-06-10 | Method for arming composit-fabrication of open-air located objects |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200700006A1 EA200700006A1 (ru) | 2007-12-28 |
| EA012153B1 true EA012153B1 (ru) | 2009-08-28 |
Family
ID=89985291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200700006A EA012153B1 (ru) | 2004-06-11 | 2005-06-10 | Способ армирования композитных изделий объектов, расположенных на открытом воздухе |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7537666B2 (ru) |
| EP (1) | EP1773922A1 (ru) |
| EA (1) | EA012153B1 (ru) |
| HU (1) | HU227555B1 (ru) |
| UA (1) | UA89635C2 (ru) |
| WO (1) | WO2005121224A1 (ru) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9371476B1 (en) * | 2011-09-22 | 2016-06-21 | Engineered Bonding Solutions, LLC | Structural adhesive compositions |
| BR112015012020A2 (pt) * | 2012-11-26 | 2017-07-11 | Cytec Ind Inc | processo de ligação de compósito |
| CN103254798B (zh) * | 2013-04-09 | 2015-12-23 | 刘庆芳 | 一种含有氧化锌的粉末涂料及其制备方法 |
| EP2894136B1 (en) | 2014-01-08 | 2019-12-04 | The Boeing Company | Improved method of making fire resistant sustainable aircraft interior panels |
| CN111421852B (zh) * | 2020-04-01 | 2021-11-16 | 国际竹藤中心 | 一种多壁层耐候性植物纤维增强风管的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2099753A (en) * | 1981-06-08 | 1982-12-15 | Permabond Adhesivees Ltd | Polyester-polyolefin laminates |
| US5677046A (en) * | 1992-09-09 | 1997-10-14 | Clock Spring Company L.P. | High tensile strength composite reinforcing bands |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4446259A (en) * | 1982-09-30 | 1984-05-01 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Coating composition of a blend of a glycidyl acrylic polymer and a reactive polysiloxane |
| US5268223A (en) * | 1991-05-31 | 1993-12-07 | Amoco Corporation | Toughened fiber-reinforced composites |
| US6103779A (en) * | 1995-04-26 | 2000-08-15 | Reinforced Polmers, Inc. | Method of preparing molding compositions with fiber reinforcement and products obtained therefrom |
| KR20020062974A (ko) * | 1999-12-28 | 2002-07-31 | 가부시키가이샤 닛폰 쇼쿠바이 | 복층 재료 |
-
2004
- 2004-06-11 HU HU0401172A patent/HU227555B1/hu unknown
-
2005
- 2005-06-10 WO PCT/HU2005/000065 patent/WO2005121224A1/en active Application Filing
- 2005-06-10 UA UAA200700219A patent/UA89635C2/ru unknown
- 2005-06-10 EA EA200700006A patent/EA012153B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2005-06-10 US US11/570,271 patent/US7537666B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-10 EP EP20050757485 patent/EP1773922A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2099753A (en) * | 1981-06-08 | 1982-12-15 | Permabond Adhesivees Ltd | Polyester-polyolefin laminates |
| US5677046A (en) * | 1992-09-09 | 1997-10-14 | Clock Spring Company L.P. | High tensile strength composite reinforcing bands |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1773922A1 (en) | 2007-04-18 |
| US20070292621A1 (en) | 2007-12-20 |
| HU0401172D0 (en) | 2004-08-30 |
| WO2005121224A1 (en) | 2005-12-22 |
| HUP0401172A2 (en) | 2006-03-28 |
| HU227555B1 (en) | 2011-08-29 |
| UA89635C2 (ru) | 2010-02-25 |
| EA200700006A1 (ru) | 2007-12-28 |
| US7537666B2 (en) | 2009-05-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5803963A (en) | Smart-fiber-reinforced matrix composites | |
| CA2907164C (en) | Reinforcement fiber coating compositions, methods of making and treating, and uses for improved adhesion to asphalt and portland cement concrete | |
| US3742985A (en) | Reinforced pipe | |
| US3177902A (en) | Reinforced pipe and method of making | |
| US4243075A (en) | Composite pipe | |
| CA2093966C (en) | Method for reinforcing structural supports and reinforced structural supports | |
| US9422733B2 (en) | Repair and strengthening of structures with resin-impregnated heatable wrap | |
| US3340115A (en) | Method of making a reinforced composite concrete pipe | |
| US3489626A (en) | Method of making a prestressed,reinforced,resin-crete concrete pipe | |
| CN103936458B (zh) | 用于水泥复合制品的涂布系统 | |
| EA012153B1 (ru) | Способ армирования композитных изделий объектов, расположенных на открытом воздухе | |
| SA93140301B1 (ar) | روابط تقوية ذات مقاومة فائقة للشد وطرق لعملها | |
| CN101947803A (zh) | 直竹条增强竹复管的制备方法 | |
| JPH06500277A (ja) | 積層体 | |
| CN202483074U (zh) | 复合结构预存应力筋 | |
| JP2008521650A (ja) | プラスティック中空体、特にプラスティックパイプ | |
| USRE27061E (en) | Method of making a reinforced composite concrete pipe | |
| Suh et al. | Effective repair for corrosion control using FRP wraps | |
| CN103046693B (zh) | 复合结构预存应力筋及其制造方法 | |
| CN207796400U (zh) | 一种管道修复内衬 | |
| JP2004018719A (ja) | コンクリート剥落防止用硬化性材料及びコンクリート剥落防止方法 | |
| CN107033850A (zh) | 纤维复合相变储能材料、由该材料制得的管道及其制作方法 | |
| NO139352B (no) | Fremgangsmaate for fremstilling av ekstrudert, ribbeformet materiale | |
| EP2971397B1 (en) | Balsawood cores for composite material sandwich panels and method of their manufacture | |
| CN108412130A (zh) | 一种粘结时间可控的缓粘结预应力筋及其制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |
|
| NF4A | Restoration of lapsed right to a eurasian patent |
Designated state(s): KZ RU |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): KZ RU |