NO328782B1

NO328782B1 - Brannresistent ror og fremgangsmate for fremstilling derav

Info

Publication number: NO328782B1
Application number: NO19981832A
Authority: NO
Inventors: Ralph S Friedrich; John F Kane; Mark H Fortune
Original assignee: Ameron Int Corp
Priority date: 1995-10-25
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 2010-05-10
Also published as: DE69629046T2; EP0857272A1; MX9803210A; JPH10512357A; AU700361B2; AU7460296A; NO981832L; DE69629046D1; CN1202958A; EP0857272A4; EP0857272B1; BR9611228A; WO1997015775A1; CA2235367A1; NO981832D0

Description

Oppfinnelsens område

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et brannresistent rør, samt en fremgangsmåte for fremstilling av et slikt brannresistent rør.

Den foreliggende oppfinnelse omhandler generelt brannresistent rør og rørarmaturer, og mer spesielt et filamentviklet, fiberforsterket rør og rørarmaturer som har ett eller flere omgivende fiberforsterkede harpiks-impregnerte lag, som utviser økt brannresistens, sprengstyrke og slagfasthet når sammenlignet med alminnelige, fiberforsterkede rør og rørarma-turer.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Rør og rørarmaturer dannet av fiberforsterket plast har fått alminnelig aksept som mulige alternativer til deres motstykker av stål i slike anvendelser hvor kostnader, vekt og/eller kjemisk resistens er et anliggen-de. Alminnelige, fiberforsterkede plastrør inkluderer en filamentkomponent som er viklet på en spindel, og en harpikskomponent som anvendes til å binde filamentviklingene sammen. Filamentviklingen virker til å strukturelt forsterke det ellers harpiksrøret ved å gi det en ønsket grad av periferistyrke og styrke i lengderetningen. Fiber- og'harpikskomponentene er valgt for en eller flere ønskede fysiske egenskaper, hvilket gjør røret særlig egnet for en spesiell anvendelse. Polyester- og epoksyharpikser foretrekkes typisk for anvendelse ved dannelse av slike rør og rørarmatur-er på grunn av deres gode værbestandighet, korrosjonsbestandighet og kjemisk resistens.

Fiberforsterket plastrør og rørarmatur benyttes i anvendelser hvor noen grad av temperaturbestandighet er ønsket, så vel som værbestandighet, korrosjonsbestandighet og kjemisk resistens. Et eksempel på en slik anvendelse er brannslukkingsrørledninger som anvendes i industrielle anlegg, offshoreplattformer o.l. Rør og rørarmaturer anvendt i brannslukkingsrør-ledninger må typisk være utformet til å tilpasse og levere et ønsket vanntrykk, eller annen brannslukkingsvæske, skum, eller skum/vaeskeblanding, når underkastet høytemperaturbetingelser eller når anbragt i umiddelbar nærhet av flammer. Fiberforsterkede plastrør foretrekkes for anvendelse som brannslukkingsrørledning på offshoreplattformer og er typisk opprett-holdt i en tom eller ikke-fylt tilstand inntil en brann påvises. Så snart en brann påvises, sendes vann til rørene ved trykk som kan være så høye som 225 psig (16 Kgf/cm2) , avhengig av det nominelle trykk for røret. Følgelig må fiberforsterkede rør som benyttes i slike anvendelser være i stand til å motstå en forhøyet temperatur og/eller nær flammekontakt i en kort tidsperiode når de er tomme, dvs. uten den fordel at de er fylt med vann, og hvor vannet virker som et varmeoverføringsmedium for å minimalisere skadelige temperatureffekter.

Fiberforsterkede plastrør som benyttes i slike brannslukkingsrør-anvendelser, inkluderer dem som er fremstilt av epoksyharpiks på grunn av deres økte korrosjonsbestandighet. En streng test er blitt utformet for å kvalifisere fiberforsterkede rør for anvendelse i slike brannslukkingsrør-anvendelser. Testen krever anbringelse av røret og rørarmatursammenstilling-en i umiddelbar nærhet av en 1000°C flamme, med røret tørt i en periode på 5 minutter, og deretter fylle røret med vann ved et nominelt trykk i omtrent 2 0 minutter. For å passere testen må røret og rørarmatursammenstil-lingen ikke vise noen tegn på strukturell skade og kun mindre lekkasje. Fiberforsterkede plastrør og rørarmaturer som er dannet av epoksyharpiks, har vist seg å utvise betydelig temperaturindusert forringelse ved temperaturer så lave som 12 0°C og har derfor vist seg ute av stand til å passere testen. Brannforsterkede rør og rørarmaturer dannet av polyester-harpiks er likeledes ute av stand til å passere testen, ettersom disse rørene har vist betydelig temperaturindusert forringelse ved temperaturer så lave som 94°C.

For å passere testen kan fiberforsterkede plastrør dannet av epoksyharpiks belegges med et oppsvulmende belegg, eller dannet av et oppsvulmende middel inneholdende epoksyharpiks. Når det utsettes for høytemperaturbeting-elser eller flammekontakt skummer det oppsvulmende belegg, og danner en temperaturisolerende barriere som tjener til å beskytte den underliggende røroverflate. En ulempe ved anvendelse av et oppsvulmende belegg er imidlertid at det øker kostnadene av det fiberforsterkede plastrør og reduserer derved kostnadsinsentivet for anvendelse av røret, og utvikler giftig røyk når utsatt for flammekontakt.

Et alternativ til anvendelse av fiberforsterkede epoksyrør belagt med oppsvulmende middel i brannslukkingsrør-anvendelser, er å konstruere røret fra fenolharpiks snarere enn epoksyharpiks, som er kjent å gi økt temperaturbestandighet. Brannslukkingsrør og rørarmaturer fremstilt av fiberforsterket fenolharpiks har imidlertid også blitt funnet å være ute av stand til å passere testen, idet fiberbrudd-indusert svikt i sideveggen utvises ved utsettelse for nominelle trykk.

Fiberforsterkede plastrør dannet av epoksy-, polyester- og fenolharpikser er kjent for å utvise en begrenset mengde slagfasthet og fleksibilitet. Fysiske egenskaper ved slagfasthet og fleksibilitet er ønsket i anvendelser slik som brannslukkingrørsledninger og rørarmaturer fordi det er ønskelig at slike rørledninger forblir i stand til å bibeholde et nominelt vanntrykk selv når underkastet noen mengde av bevegelse, eventuelt frembragt ved falling, svikting eller vridning av nærliggende strukturer under en brann.

Det er derfor ønskelig at det konstrueres fiberforsterket harpiksrør og rørarmaturer som har lett vekt, er værbestandige, korrosjonsbestandige, kjemisk resistente, og som har tilstrekkelig sprengstyrke og temperaturbestandighet for å passerer testen beskrevet i det foregående for anvendelse i brannslukkingsrør-anvendelser. Det er ønskelig at det fiberforsterkede harpiksrør ikke produserer giftig røyk når det utsettes for flammekontakt, og gir en ønsket grad av både slagfasthet og fleksibilitet. Det er også ønskelig at det fiberforsterkede harpiksrør er dannet av tilgjengelige materialer under anvendelse av alminnelige fremstillingsteknikker.

Oppsummering av oppfinnelsen

Det er et formål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et brannresistent rør.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således et brannresistent rør som omfatter: en strukturell vegg omfattende lag av skråviklet forsterkende fiber bundet med en harpiks valgt fra gruppen bestående av fenolharpikser, siloksan-modifiserte fenolharpikser, furanharpikser, og blandinger derav; og en kappe anbragt rundt den strukturelle veggen og som har minst ett fiber-forsterket harpikslag, kjennetegnet ved at kappen inkluderer minst ett slipplag av material som er kjemisk uforenlig med harpiksen anvendt til å danne den strukturelle veggen og på hvis ytre overflate det fiberforsterkede harpikslaget er anbragt.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en fremgangsmåte for fremstilling av et brannresistent rør som omfatter trinnene: å skråvikle forsterkende fiber fuktet med en harpiks valgt fra gruppen bestående av fenolharpikser, siloksan-modifiserte fenolharpikser, furanharpikser, og blandinger derav, for dannelse av en strukturell rørvegg og dannelse av en kappe rundt en ytre overflate av den strukturelle rørveggen, kjennetegnet ved at trinnet med dannelse av en kappe inkluderer trinnene med anbringelse av et slippmaterial rundt den ytre overflaten av den strukturelle rørveggen og anbringelse av et fiberforsterket harpikslag over slippmaterialet hvori slippmaterialet er dannet fra et material som er ute av stand til å danne en binding med harpikser anvendt til å danne både den strukturelle rørveggen og det fiberforsterkede harpikslaget; og herding av harpiksen i både den strukturelle rørveggen og det fiberforsterkede harpikslaget.

Andre utførelsesformer av det brannresistente røret i henhold til oppfinnelsen og fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen for fremstilling av et brannresistent rør fremgår av de uselvstendige patentkrav.

Som det vil forstås i det etterfølgende er det brannresistente lag, laget av energiabsorberende material og kappen hver dannet med en tilstrekkelig veggtykkelse for å beskytte den strukturelle veggen av røret eller rør-armaturen mot varmeindusert nedbrytning, forårsaket ved eksponering av den ytterste rørveggen for en 1000°C flamme i minst 5 minutter når røret er i tørr tilstand, dvs. når røret ikke er fylt med vann.

Brannresistente rør og rørarmaturer som er fremstilt i samsvar med prinsipper ifølge oppfinnelsen har lett vekt, er værbestandige, korrosjonsbestandige, kjemisk resistente og har tilstrekkelig temperaturbestandighet til å anvendes i brannslukkingsrør-anvendelser uten å lide under temperatur- eller flammekontakt-relatert svikt. Brannbestandige rør ifølge oppfinnelsen, når eksponert for flammekontakt, produserer ikke giftig røyk og har økt slagfasthet og fleksibilitet når sammenlignet med alminnelige fiberforsterkede plastrør dannet av epoksy- og polyesterharpiksbestand-deler.

Kort beskrivelse av tegningene

Et brannresistent rør og en fremgangsmåte for fremstilling av et slikt rør, som begge utgjør oppfinnelsen, vil nå beskrives eksempelmessig med ledsagende skjematiske tegninger hvori: Pig. 1 er en siderissbetraktning av et brannresistent rør forut for

anbringelse av ett eller flere brannresistente lag,

Pig. 2 er en siderissbetraktning av det brannresistente rør ifølge fig. 1 etter anbringelse av ett eller flere brannresistente

lag,

Pig. 3 er en tverrsnittbetraktning av det brannresistente rør ifølge

figur 2, som er tatt over tverrsnittet 3-3,

Pig. 4 er en tverrsnittbetraktning av et brannresistent rør omfattende et lag av energiabsorberende material anbragt mellom en

strukturell rørvegg og et ytre fiberforsterket harpikslag,

Pig. 5 er en tverrsnittbetraktning av et brannresistent rør omfattende

suksessive lag av energiabsorberende material anbragt mellom en strukturell rørvegg og et ytre fiberforsterket harpikslag,

Pig. 6 er en perspektivbetraktning av et brannresistent rør i samsvar med prinsipper ifølge oppfinnelsen omfattende en kappe av gjen-tatte slipplag og fiberforsterkede harpikslag, og

Fig. 7a-7c er siderissbetraktninger av brannresistente rørarmaturer.

Detaljert beskrivelse

Med referanse til fig. 1, inkluderer et brannresistent rør 10 som er konstruert i samsvar med prinsipper ifølge oppfinnelsen en strukturell rørvegg 12, dannet av flere lag av skråviklet forsterkende fiber 14 bundet sammen med en harpiks 16. Den strukturelle rørvegg 12 kan dannes ved anvendelse av alminnelige teknikker som er velkjent innen fagområdet for dannelse av fiberforsterket plast- (FRP-) rør, slik som ved vikling av den forsterkende fiber rundt en spindel ved en eller flere spesifikke vikle-vinkler, og i en eller flere retninger, for å oppnå en spesiell grad av periferistyrke og styrke i lengderetningen. I en foretrukket utførelses-form vikles fiberviklingene under spenning ved en vinkel på omtrent 54 grader rundt spindelen i en retning og deretter i en motsatt retning, ettersom denne viklevinkelen er kjent for å gi et rør som har en optimal grad av både periferistyrke og styrke i lengderetningen. Antallet fiberviklinger som anvendes for å konstruere den strukturelle rørveggen avhenger av den spesielle størrelse og anvendelse av røret. Mens den ovenfor beskrevne teknikk har blitt rettet mot konstruksjon av rør, skal det forstås at den samme teknikk også kan anvendes til å konstruere rørarmatur slik som T-rør, rørknær o.l.

Den forsterkende fiberkomponenten kan velges fra alminnelige filament-materialer som anvendes for å danne FRP-rør og som ikke smelter når eksponert for brann slik som glass, karbon o.l., og kombinasjoner derav.

I en foretrukket utførelsesform er den forsterkende fiber glass. Den strukturelle rørvegg er konstruert slik at en tilstrekkelig mengde av harpikskomponenten er anvendt til å fukte og binde sammen fiberviklingene. Den strukturelle rørveggen kan omfatte i området fra omtrent 10 til 4 0 vekt% av harpikskomponenten. I en foretrukket utførelsesform omfatter den strukturelle rørveggen omtrent 25 vekt% harpiks. Harpiksen tilføres til fiberviklingene ved hjelp av en alminnelig tilføringsteknikk, slik som ved å føre viklingene gjennom et harpiksbad.

Harpikskomponenten kan velges fra gruppen av harpikser som utgjøres av fenolharpikser, siloksan-modifiserte fenolharpikser, furanharpikser og blandinger derav. En hvilken som helst type fenolharpiks kan anvendes som harpikskomponent og velges i siste instans basert på de ønskede fysiske egenskaper for den tiltenkte sluttbruk. Foretrukne fenolharpikser som er egnet for anvendelse ved dannelse av den strukturelle rørvegg inkluderer fenolisk resol og fenoliske novolakkharpikser. Egnede fenolharpikser kan inkludere dem som er basert på fenol, substituerte fenoler som para-kresol, xylenol, bisfenol A, parafenylfenol, para-tert-butylfenol, para-t-oktylfenol og resorcinol. Fenolharpiksen kan fremstilles ved å kombinere en egnet fenol med et aldehyd, slik som formaldehyd, acetaldehyd, par-aldehyd, glyoksal, heksametylentetraamin og furfural.

Foretrukne fenolharpikser er lawiskositets fenoliske resolharpikser på grunn av deres optimale fukting av det fiberforsterkende material og deres bidrag til å produsere et fiberforsterket rør med et høyt glassinnhold. Foretrukne fenoliske novolakker som er funnet å være mest anvendbare i denne oppfinnelsen er fremstilt fra hvilken eller hvilke som helst av fenolene og aldehydene som tidligere er beskrevet og som har molekylvekter i området fra omtrent 400 til 5.000 med glasstemperaturer i området fra omtrent 40 til 90°C. Fenoliske resoler som er funnet å være mest anvendbare i denne oppfinnelsen har molekylvekter i området fra omtrent 300 til 3.000, faststoffinnhold fra 50 til 90 vekt%, og kan inneholde fra 2 til 20 vekt% fri fenol eller substituert fenol og fra 1 til 10 vekt% vann. Produsenter av egnede fenolharpikser inkluderer: B.P. Chemical Division of British Petroleum i Barry U.K.; the Packaging and Industrial Products Division of Borden, Inc., i Columbus, Ohio; the Durez Division of Occidental Petroleum i Dallas, Texas; Georgia-Pacific Corporation i Atlanta, Georgia; Neste Resins Corporation i Eugene, Oregon, så vel som et antall av andre små produsenter. Noen foretrukne fenolharpikser inkluderer B.P. Chemical's Cellobond J199SL, J2018L og J2027L, Borden's SL-898 fenolisk resol og Georgia-Pacific<1>s GP5018 fenolisk resol.

Særlig foretrukne siloksan-modifiserte fenolharpikser som er anvendbare ved dannelse av den strukturelle rørvegg inkluderer dem som er fremstilt ved å kombinere, i en første utførelsesform, et silikon-mellomprodukt, en fenol eller substituert fenol, og en aldehyd-donor, ved å kombinere, i en andre utførelsesform, en av de ovenfor beskrevne fenoliske novolakkharpikser med et silikon-mellomprodukt, eller ved å kombinere, i en tredje utførelsesform, en av de ovenfor beskrevne fenoliske resolharpikser med et silikon-mellomprodukt.

I en første utførelsesform, fremstilles en siloksan-modifisert fenolharpiks ved å kombinere fenol eller en substituert fenol beskrevet ovenfor med et aldehyd beskrevet ovenfor og et silikon-mellomprodukt. Mengden aldehyd som er tilstede og typen katalysator som anvendes vil bestemme hvorvidt en siloksan-modifisert fenolisk novolakk- eller resolharpiks dannes.

Hva angår silikon-mellomproduktet kan alkoksy-funksjonelle og silanol-funksjonelle silikon-mellomprodukter anvendes. Silikon-mellomprodukter som referert til i denne oppfinnelsen er kjemiske polymerstrukturer som har en -Si-O- hovedkjede og som er istand til å undergå ytterligere reaksjon, f.eks. hydrolyse og/eller kondensasjon, til å danne en herdet polymerstruktur. En foretrukket klasse av silikon-mellomprodukter har formelen

hvor hver R2 er uavhengig valgt fra gruppen bestående av en hydroksy-gruppe, alkyl-, aryl-, aryloksy- og alkoksygrupper med opp til 6 karbonatomer, hvor hver R^. er uavhengig valgt fra gruppen bestående av hydrogen,

alkyl- og arylgrupper med opp til 12 karbonatomer, og hvor n er et helt tall i området fra 1 til 56, valgt slik at den gjennomsnittlige molekylvekt av silikon-mellomproduktet er fra omtrent 150 til omtrent 10.000. Det menes at molekylvekten av det valgte silikon-mellomprodukt kan ha en virkning på den grad hvortil et interpenetrerende nettverk (IPN) av fenolisk polymer og siloksanpolymer dannes, og den andel av siloksangrupper som kopolymeriserer med den fenoliske polymer til å danne en kontinuerlig fase.

En annen gruppe av silikon-mellomprodukt kan representeres ved et hydroksyl- (0H-) holdig silikonmaterial, inkluderende de materialer hvor OH-gruppen eller -gruppene er bundet direkte til silisiumatomet slik som silanolmaterialene med de generelle formler

hvor hver R5 gruppe kan omfatte et hydrokarbonradikal valgt fra gruppen inkluderende alkyl-, alkenyl-, cykloalkyl-, aryl-, alkaryl- eller aralkyl-radikaler, og hvor nx kan være et helt tall i området fra omtrent 1 til 30. Enda en annen gruppe av OH-holdige silikonmaterialer er materialer som omfatter to eller flere OH-grupper bundet til et silisiumatom, og som har to eller flere silisiumatomer bundet gjennom divalente organiske radikal-er, slik som dem med den generelle formel

hvor hver R6 gruppe kan omfatte en annen OH-gruppe eller kan omfatte et hydrokarbonradikal valgt fra gruppen inkluderende alkyl-, cykloalkyl-, aryl-, alkaryl- og alkylarylradikaler, hvor R7 kan omfatte et divalent organisk radikal valgt fra gruppen inkluderende metylen, polymetylen, arylen, polyarylen, cykloalkylen og polycykloalkylen.

Metoksy-funksjonelle silikon-mellomprodukter som er anvendbare i denne oppfinnelsen inkluderer, men er ikke begrenset til : DC-3074, DC-3037 fra Dow Corning Corporation i Midland, Michigan; SY-231 (molekylvekt omtrent 1.000) og MSE-100 fra Wacker Silicone Corporation; og SR-191 fra General Electric. Silanol-funksjonelle silikon-mellomprodukter har generelt i området fra omtrent 0,5 til 6 vekt% Si-OH. Kommersielt tilgjengelige silanol-funksjonelle silikon-mellomprodukter som er anvendbare i denne oppfinnelsen inkluderer, men er ikke begrenset til: difenylsilandiol (molekylvekt omtrent 21S), Wacker Silicones SY-409 (molekylvekt omtrent 10.000) og SY-430; og de følgende materialer fra Dow Corning: DC804, DC805, DC806A, DC840, Z-6018, DC-1-2530, DC-6-2230, DC-1-0409, DC-1-0410 og laminerende harpikser 2103, 2104 og 2106.

En foretrukket første utførelsesform av en siloksan-modifisert fenolharpiks fremstilles ved å kombinere fenol, eller substituert fenol, et

aldehyd slik som formaldehyd, og et silikon-mellomprodukt. På basis av en tilført vekt av 1 mol fenol, vil vekten av formaldehyd variere mellom 0,75 og 0,90 mol, og vekten av silikon-mellomprodukt vil variere mellom 0,01 og 0,3 mol. Det molare forhold mellom fenol og formaldehyd i en fenolisk

novolakkharpiks er typisk 1:0,75-0,90. Tabell 1 viser de typiske molare områder for silikon-mellomprodukter, som har forskjellige molekylvekter, anvendt til å fremstille den siloksan-modifiserte fenoliske novolakkharpiks .

En første foretrukket utførelsesform av en siloksan-modifisert fenolisk resolharpiks fremstilles ved å kombinere fenol, eller substituert fenol, et aldehyd slik som formaldehyd, og et silikon-mellomprodukt. På basis av en tilført vekt av ett mol fenol, vil vekten av formaldehyd variere mellom 1,2 og 3 mol, og vekten av silikon-mellomprodukt vil variere mellom 0,01 og 0,7 mol. Det molare forhold mellom fenol og formaldehyd i en fenolisk resolharpiks er typisk 1:1,2-3. Tabell 2 viser de typiske områder for silikon-mellomprodukter som har forskjellige molekylvekter og som anvendes til å fremstille den siloksan-modifiserte fenoliske resolharpiks.

For hver av de første utførelsesformer beskrevet ovenfor kv de siloksan-modifiserte fenoliske novolakk- og resolharpikser er det ønskelig at i området fra omtrent 0,5 til 35 vekt* av silikon-mellomproduktet anvendes.

Ved fremstilling av de første utførelsesformer av de siloksan-modifiserte fenolharpikser anvendes katalysatorer til å danne enten en ønsket fenolisk novolakk- eller fenolisk resolharpiks-forpolymer. Ved f.eks. dannelse av den siloksan-modifiserte fenoliske harpiks anvendes en sterk syre slik som svovelsyre, sulfonsyre, oksalsyre eller fosforsyre for å lette dannelse av den fenoliske novolakkharpiks-forpolymer. Ved dannelse av den siloksan-modifiserte fenoliske harpiks anvendes en sterk base slik som natrium-hydroksyd, kalsiumhydroksyd eller bariumhydroksyd til å lette dannelse av den fenoliske resol-forpolymer. I foretrukne første utførelsesformer kan en siloksan-modifisert fenolisk novolakkharpiks fremstilles ved anvendelse av opp til omtrent 5 vekt% syrekatalysator, og en siloksan-modifisert fenolisk resolharpiks kan fremstilles ved anvendelse av opp til omtrent 5 vekt% basekatalysator.

Andre katalysatorer enn, og i tillegg til, dem som er beskrevet ovenfor kan eventuelt anvendes ved fremstilling av første utførelsesformer av den siloksan-modifiserte fenolharpiks for å lette kondensasjon av den fenoliske harpiks og silikon-mellomprodukt ved å redusere tiden og/eller temperaturen assosiert med slike reaksjoner. Katalysatorer som er anvendbare for å lette kondensasjon av fenolharpiksen og silikon-mellomproduktet er de samme, og kan anvendes i det samme forhold, som dem beskrevet i det etterfølgende som eventuelt kan anvendes for fremstilling av andre og tredje utførelsesformer av den siloksan-modifiserte fenolharpiks.

Første utførelsesformer av de siloksan-modifiserte fenoliske novolakk- og resolharpikser fremstilles ved først å kombinere bestanddelene fenol og silikon-mellomprodukt og deretter å tilsette aldehydbestanddelen til å danne en blanding av fenoliske polymerer, siloksanpolymerer og fenoliske siloksanpolymerer, Forhøyelse av temperaturen av den kombinerte blanding er ønskelig for å redusere reaksjonstider assosiert med dannelse av den siloksan-modifiserte fenolharpiks.

For eksempel kan en første utførelsesform av den siloksan-modifiserte fenoliske novolakkharpiks fremstilles ved hjelp av en satsvis prosess under anvendelse av en reaksjonsbeholder av rustfritt stål med kappe og som er utstyrt med en turbinskovl eller anker-type røreverk, en damp-kondensator og en temperaturregulator. Typisk fylles smeltet fenol i reaksjonsbeholderen, røreverket startes og silikon-mellomproduktet tilsettes . En syrekatalysator kan tilsettes ved dette punkt for å lette dannelse av den fenoliske novolakkpolymer. Formalin (37 - 4 0% vandig formaldehyd) fylles deretter i reaksjonsbeholderen, enten før heving av temperaturen eller ved kontrollert tilsetning ved forhøyet temperatur. En kraftig kondensasjonsreaksjon som er svært eksoterm følger umiddelbart. Kondensasjonstrinnet fortsettes inntil den ønskede molekylvektfordeling er blitt oppnådd. Under denne tid kan blandingen bli to faser ved separasjon av harpikskomponenten. Den faktiske reaksjonstid vil variere avhengig av den ønskede molekylvektfordeling, anvendelse av en eller flere katalysatorer, pH og molforhold aldehyd til fenol til silikon-mellomprodukt.

Bestanddelene blandes sammen og i løpet av denne tid undergår fenol, aldehyd og silikon-mellomprodukt polykondensasjon, idet polykondensasjonen eventuelt kan akselereres ved virkning av en katalysator, som beskrevet i det etterfølgende. I løpet av denne tid undergår alkoksy-funksjonelle silikon-mellomprodukter også hydrolyse til å danne silanol-funksjonelle silikon-mellomprodukter, som polymeriserer til å danne en siloksanpolymer og kopolymeriserer også med den nettopp dannede fenoliske novolakkharpiks-forpolymer til å danne en siloksan-modifisert fenolharpiks. Følgelig omfatter den resulterende harpiks en IPN av fenolisk novolakkpolymer og siloksanpolymer, og en kontinuerlig fase dannet fra den fenoliske polymer med en eller flere siloksangrupper i sin hovedkjede. Hydrolyse av de alkoksy-funksjonelle silikon-mellomprodukter kan eventuelt akselereres ved virkning av en katalysator, som beskrevet i det etterfølgende. Alternativt kan silanol-funksjonelle silikon-mellomprodukter anvendes i prosessen som kan kopolymerisere direkte med nettopp dannet fenolisk novolakk-'harpiks-forpolymer.

Ved slutten av kondensasjonsperioden kan vann, resterende fuktighet, urea-gert fenol og bestanddeler med lav molekylvekt fjernes ved atmosfærisk, vakuum- eller dampdestillasjon. Det punkt hvorved destillasjonen stoppes bestemmes vanligvis ved å ta en prøve av harpiksen og måle dens smelte-viskositet. Etter at harpiksen er avkjølt kan den behandles på flere måter. Den kan selges i klump- eller flakform, kompoundert til å danne smeltepulvere, eller den kan være malt og blandet med heksamin og andre fyllstoffer.

Som et annet eksempel, kan en første utførelsesform av den siloksan-modif iserte fenoliske resolharpiks fremstilles ved hjelp av en satsvis prosess under anvendelse av det samme utstyr som tidligere er beskrevet for fremstilling av en første utførelsesform av den siloksan-modifiserte fenoliske novolakkharpiks. Typisk fylles smeltet fenol i reaksjonsbeholderen, røreverket startes og silikon-mellomproduktet tilsettes. Alkaliske katalysatorer kan tilsettes på dette tidspunkt for å lette dannelse av den fenoliske resolpolymer. Formalin tilsettes og porsjonen oppvarmes. Den initiale reaksjon er eksoterm. Kondensasjon utføres vanligvis ved atmosfæretrykk og ved temperaturer i området fra 60 til 100°C eller ved refluks. Fordi siloksan-modifiserte fenoliske resol-siloksanharpikser i seg selv er varmherdende utføres dehydratisering hurtig og ved lave temperaturer for å hindre overreaksjon eller gelati-nering. Endepunktet finnes ved manuell bestemmelse av en spesifikk varm-plate-geldannelsestid, som avtar ettersom harpiksdannelse skrider frem. Siloksan-modifiserte fenoliske resolharpikser kan nedkjøles for å forlenge deres lagringsstabilitet.

Andre og tredje utførelsesformer av henholdsvis en siloksan-modifisert fenolisk novolakkharpiks og en siloksan-modifisert fenolisk resolharpiks fremstilles ved anvendelse av henholdsvis en fenolisk novolakkharpiks og fenolisk resolharpiks som utgangsmaterialer. Egnede fenoliske resol- og fenoliske novolakkharpikser inkluderer dem som er beskrevet i det foregående. Den andre utførelsesformen av den siloksan-modifiserte fenoliske novolakkharpiks fremstilles ved å kombinere i området fra 75 til 95 vekt% av den fenoliske novolakkharpiks. Den tredje utførelsesformen av den siloksan-modifiserte fenoliske resolharpiks fremstilles ved å kombinere i området fra 65 til 99,5 vekt% av den' fenoliske resolharpiks.

Hva angår silikon-mellomproduktet, anvendes de silikon-mellomprodukter som tidligere er beskrevet for fremstilling av første utførelsesformer av den siloksan-modifiserte fenolharpiks også til å fremstille de andre og tredje utførelsesformer av de siloksan-modifiserte fenolharpikser. Andre og tredje utførelsesformer av de siloksan-modifiserte fenolharpikser kan hver omfatte i området fra 0,5 til 35 vekt% av det alkoksy-funksjonelle eller silanol-funksjonelle silikon-mellomprodukt.

I den andre utførelsesform fremstilles den siloksan-modifiserte fenoliske novolakkharpiks ved å kombinere en fenolisk novolakkharpiks med en formaldehyd-donor og et silikon-mellomprodukt. Egnede formaldehyd-donorer inkluderer vandige formaldehydoppløsninger, paraform, trioksan, heksametylentetraamin o.l., idet et foretrukket material er heksametylentetraamin. Den andre utførelsesform av den siloksan-modifiserte fenoliske novolakkharpiks kan omfatte i området fra omtrent 3 til 15 vekt% av formaldehyd-donoren.

Den tredje utførelsesform av en siloksan-modifisert fenolisk resolharpiks fremstilles ved å kombinere en fenolisk resolharpiks med et silikon-mellomprodukt. Hvis ønskelig kan enten en syre- eller basekatalysator eventuelt anvendes for å redusere reaksjonstiden assosiert med endelig herding av harpiksen. Egnede uorganiske syrekatalysatorer som eventuelt kan anvendes i den tredje utførelsesform inkluderer fosforsyre, saltsyre og svovelsyre. Egnede organiske syrer som eventuelt kan anvendes i den tredje utførelsesform inkluderer paratoluensulfonsyre og fenylsulfonsyre. Latente syrekatalysatorer kan også anvendes for å forbedre brukstid og for å øke anvendelsesmulighetene uten geldannelse. Egnede basekatalysatorer for herding av fenoliske resoler inkluderer forskjellige former av barium-oksyd og magnesiumoksyd, o.l. Kommersielt tilgjengelige navnebeskyttede latente syre-type katalysatorer som er anvendbare i denne oppfinnelsen er tilgjengelig fra British Petroleum Chemicals under handelsnavnet Phencat

381 og Phencat 382. Andre navnebeskyttede katalysatorer inkluderer Borden RC-901, en difenylfosforsyreester som leveres av Dover Corp., med produktnavnet Doverphos 231L, og Georgia-Pacifics GP3839 og GP308D50. Den tredje utførelsesform av den siloksan-modifiserte fenoliske resolharpiks kan omfatte opp til omtrent 15 vekt% av den eventuelle syre- eller basekatalysator eller herdemiddel.

Hvis ønskelig kan de første, andre og tredje utførelsesformer av de siloksan-modifiserte fenolharpikser hver eventuelt omfatte en tilstrekkelig mengde katalysator til å redusere reaksjonstiden og å redusere reaksjonstemperaturene assosiert med kondensering av silikon-mellomproduktet og kopolymerisering derav med den fenoliske polymer under dannelse av den siloksan-modifiserte fenolharpiks.

Egnede katalysatorer velges fra gruppen bestående av organometalliske forbindelser, aminforbindelser og blandinger derav. Kombinasjoner av en organometallisk forbindelse med en aminforbindelse er foretrukket, når ønskelig, for katalysering av hydrolyse og/eller kondensasjon av silikon-mellomproduktet. Anvendbare organometalliske forbindelser inkluderer metalltørrstoffer som er velkjent innen malingsindustrien slik som sink-, mangan-, kobolt-, jern-, bly- og tinnoktoat, neodekanater og naftenater, o.l. Organotitanater slik som butyltitanat o.l. er også anvendbare i den foreliggende oppfinnelse.

En foretrukket klasse av organometalliske forbindelser som er anvendbare som en katalysator er organotinnforbindelser som har den generelle formel

hvor R8, R9, <R>10 og <R>1JL er valgt fra gruppen bestående av alkyl-, aryl-, aryloksy- og alkoksygrupper med opp til 11 karbonatomer, og hvor hvilke som helst to av R8, Rg, R10 og R1X i tillegg er valgt fra en gruppe bestående av uorganiske atomer bestående av halogen, svovel og oksygen.

Organotinnforbindelser som er anvendbare som katalysatorer inkluderer tetrametyltinn, tetrabutyltinn, tetraoktyltinn, tributyltinnklorid, tributyltinnmetakrylat, dibutyltinndiklorid, dibutyltinnoksyd, dibutyl-tinnsulfid, dibutyltinnacetat, dibutyltinndilaurat, dibutyltinnmaleat-polymer, dibutyltinndilaurylmerkaptid, tinnoktoat, dibutyltinn-bis(iso-oktyltioglykolat), butyltinntriklorid, butylstannosyre, dioktyltinn-diklorid, dioktyltinnoksyd, dioktyltinndilaurat, dioktyltinnoksyd, dioktyltinndilaurat, dioktyltinnmaleatpolymer, dioktyltinn-bis(isooktyl-tioglykolat), dioktyltinnsulfid og dibutyltinn-3-merkaptopropionat. De første, andre og tredje utførelsesformer av den siloksan-modifiserte fenolharpiks kan omfatte opp til omtrent 5 vekt% av den organometalliske katalysator.

Hva angår aminforbindelsen, har foretrukne aminforbindelser for eventuell katalysering av hydrolyse- og/eller kondensasjonsreaksjonene av silikon-mellomproduktet den generelle formel hvor R12 og R13 hver er valgt fra gruppen bestående av hydrogen, aryl- og alkylgrupper med opp til 12 karbonatomer, og hvor R14 er valgt fra gruppen bestående av alkyl-, aryl- og hydroksyalkylgrupper med opp til 12 karbonatomer .

Egnede aminforbindelser som er anvendbare som katalysatorer inkluderer dimetylmetanolamin, etylaminoetanol, dimetyletanolamin, dimetylpropanol-amin, dimetylbutanolamin, dimetylpentanolamin, dimetylheksanolamin, metyl-etylmetanolamin, metylpropylmetanolamin, metyletyletanolamin, metyletyl-propanolamin, monoisopropanolamin, metyldietanolamin, trietanolamin, dietanolamin og etanolamin. Foretrukne aminforbindelser inkluderer dimetyletanolamin og etylaminoetanol. De første, andre og tredje utførel-sesformer av den siloksan-modifiserte fenolharpiks kan omfatte opp til omtrent 5 vekt% av aminkatalysatoren.

Hvis ønskelig kan den organometalliske forbindelse og aminforbindelse hver anvendes uavhengig til å danne en siloksan-modifisert fenolharpiks. Det

er imidlertid oppdaget at når kombinert, virker den organometalliske forbindelse og aminforbindelse synergistisk til å katalysere herdingsproses-sen, og reduserer derved herdetiden ytterligere og/eller reaksjonstemperaturene mer enn det som observeres ved anvendelse av enten den organometalliske katalysator eller aminkatalysator alene. Hvis ønskelig under om-stendighetene, er det følgelig foretrukket at en organometallisk forbindelse anvendes i kombinasjon med en aminforbindelse for å katalysere både dannelsen av hydroksyd ved hydrolyse av silikon-mellomproduktet, i det tilfellet at et alkoksy-funksjonelt silikon-mellomprodukt anvendes, og polymerisasjon ved kondensasjon av både det alkoksy- og silanol-funksjonelle silikon-mellomprodukt. Et eksempel på kombinasjon av organometallisk forbindelse og aminforbindelse er dibutyltinndiacetat og etylaminoetanol. Dibutyltinndiacetat, når kombinert med aminet, reagerer synergistisk til å katalysere herdeprosessen. Selv om det menes at den synergistiske effekten av organotinnforbindelsen og aminforbindelsen er mekanistisk av karakter, er den nøyaktige mekanisme ikke kjent.

Et foretrukket forhold mellom organometallisk forbindelse og aminforbindelse, når anvendt sammen som katalysator, er omtrent en til en. De første, andre og tredje siloksan-modifiserte fenolharpikser kan derfor omfatte opp til omtrent 10 vekt% kombinert organometallisk katalysator og aminkatalysator. Siloksan-modifiserte fenolharpikser som er fremstilt ved å kombinere en organometallisk katalysator og aminkatalysator, og en eventuell syre- eller basekatalysator kan følgelig omfatte opp til omtrent 25 vekt% katalysator. Foretrukne første, andre og tredje siloksan-modifiserte fenolharpikser omfatter i området fra 5 til 25 vekt% av de kombinerte katalysatorer.

Vann kan være tilstede i form av en vandig fenolisk resol eller i form av et vandig formaldehyd. For eksempel kan den fenoliske resol omfatte i området fra 3 til 12 vekt% vann, og formaldehydet kan omfatte formalin, som er omtrent 3 7-40 prosent vandig formaldehyd. De første, andre og tredje utførelsesformer av den siloksan-modifiserte fenolharpiks kan resultere i dannelse av fenolharpikser som har svært lavt eller intet vanninnhold, hvilket gir forbedret brannstabilitet og bearbeidingsegen-skaper. Silikon-mellomproduktet fungerer som et reaktivt fortynnings-middel til å gi et stabilt produkt med generelt lav viskositet.

De andre og tredje utførelsesformer av den siloksan-modifiserte fenolharpiks fremstilles ved å kombinere i de ovenfor beskrevne forhold en fenolisk novolakk- eller resolharpiks med et metoksy- eller silanol-funks jonelt silikon-mellomprodukt. En formaldehyd-donor tilsettes i den andre utførelsesform. Hvis ønskelig kan katalysatoren for fenolharpiksen, og katalysatoren for silikon-mellomproduktet, dvs. den organometalliske forbindelsen og/eller aminforbindelsen, eventuelt tilsettes for å redusere reaksjonstid.og herdetid og redusere reaksjonstemperatur.

Brannresistente rør som har den strukturelle rørvegg og brannresistente lag dannet fra siloksan-modifiserte fenolharpikser utviser forbedrede fysiske egenskaper med periferistyrke, kjemisk resistens, fleksibilitet, slagfasthet og bøyemodul når sammenlignet med rør som på annen måte er dannet fra ikke-modifiserte fenolharpikser, uten å påvirke de fysiske egenskaper med varmebestandighet, flammebestandighet og kjemisk resistens som er iboende i fenolharpiksen. I tillegg har brannresistente rør dannet fra slike siloksan-modifiserte fenolharpikser redusert dannelse av mikrohulrom og derfor densiteter som er nærmere teoretisk densitet når sammenlignet med alminnelige ikke-modifiserte fenolharpikser. Mindre dannelse av mikrohulrom hindrer også mulig innesperring av vann som på skadelig måte ville påvirke harpiksens temperaturbestandige egenskaper på grunn av damputvikling og beslektet svikt i harpiksmatriksen.

Furanharpikser kan velges for anvendelse i dannelse av den strukturelle rørvegg på grunn av deres økte temperaturbestandighet når sammenlignet med alminnelige epoksyharpikser og polyester-FRP-harpikser. Furanharpikser utviser imidlertid en lavere grad av temperaturbestandighet og er mer kostbar enn både fenolharpikser og siloksan-modifiserte fenolharpikser.

Den strukturelle rørvegg av det brannresistente rør er konstruert til å ha ett eller flere lag av fiberviklinger. For eksempel, for et rør med omtrent 51 mm (2 tommer) innvendig diameter, klassifisert ved 225 psig for tjenestegjøring som brannslukkingsrør, er det ønsket at den strukturelle veggen omfatter i området fra 2 til 20 lag fibervikling, og optimalt 6 til 16 lag fibervikling. En strukturell rørvegg som har mindre enn omtrent 2 lag fibervikling vil ha en grad av periferistyrke og styrke i lengderetningen, og temperaturbestandighet som er mindre enn den som er ønsket for bruk i en brannslukkingsrør-anvendelse. En strukturell rørvegg som er konstruert til å ha mer enn omtrent 2 0 lag fibervikling er mer enn det som er nødvendig for å tilveiebringe en tilstrekkelig grad av periferistyrke og styrke i lengderetningen, og temperaturbestandighet for anvendelse i en brannslukkingsrør-anvendelse og gir derfor røret unødvendig vekt og kostnader .

Med referanse til fig. 2, er et brannresistent lag 18 anbragt rundt den ytre overflaten av den strukturelle rørvegg 12. Det brannresistente lag 18 er generelt et harpiksrikt varmeablativt skjold som anvendes til å omgi den strukturelle rørvegg 12 og beskytte den mot eksponering for høy temperatur eller direkte flammekontakt. Det brannresistente lag 18 omfatter en bærerkomponent 20 som er impregnert med en harpikskomponent 22. Det brannresistente lag 18 er typisk viklet periferisk rundt den ytre overflaten av den strukturelle rørvegg 12 inntil et ønsket antall lag, dvs. varmeskjold-veggtykkelse, oppnås. Det brannresistente lag kan imidlertid anbringes hjelp av en sprøytepåføringsteknikk.

Fig. 3 illustrerer et brannresistent rør 10 som omfatter en strukturell vegg 12 dannet fra flere fiberviklinger 14, og flere brannresistente lag 18. Antallet brannresistente lag som anvendes til å danne det brannresistente rør eller rørarmatur varierer, avhengig av slike faktorer som stør-relsen av røret, den potensielle temperatur eller flammeeksponering av røret, typen fiber og/eller harpikskomponent som er valgt til å danne den strukturelle rørvegg, typen bærer og/eller harpikskomponent som er valgt til å danne det brannresistente lag, o.l. Foretrukne utførelsesformer av det brannresistente rør kan inkludere i området fra 1 til 15 brannresistente lag, avhengig av de ovennevnte faktorer. I ett eksempel, for et rør med omtrent 5 cm (2 tommer) indre diameter, omfatter det brannresistente rør i området fra 2 til 15 brannresistente lag.

Det brannresistente lag 18 kan vikles rundt den strukturelle rørvegg 12 ved hjelp av alminnelige viklingsteknikker, slik som dem som er beskrevet i det foregående for konstruering av den strukturelle rørvegg. Det er ønsket at det brannresistente lag vikles ved et strekk som er tilstrekkelig til å gi en god grenseflate mellom den tilgrensende rørvegg og overflater av brannresistent lag. Det brannresistente lag 18 kan bringes kort tid etter dannelse av den strukturelle rørvegg, og før harpikskomponenten av rørveggen har herdet, for å tilveiebringe god grenseflatebinding under herding mellom harpikskomponentene i grenseflaten av rørveggen og det brannresistente lag. Som beskrevet i det etterfølgende, er det følgelig ønsket at harpikskomponenten av det brannresistente lag er forenlig med harpiksen som anvendes til å danne den strukturelle rørvegg.

Bærerkomponenten 20 som anvendes til å danne det brannresistente lag 18 kan dannes fra en hvilken som helst type material som er istand til å både romme en stor mengde av harpikskomponenten og å tilveiebringe en bærer-struktur for harpiksen i både våt og herdet tilstand. I tillegg er det ønsket at bæreren er istand til å bære harpiksen og ikke å smuldre eller skalle av fra den strukturelle rørvegg når underkastet høy temperatur eller direkte flamme. Det er ønsket at bæreren er istand til å romme i området fra 75 til 95 vekt% av harpikskomponenten, eller omtrent tre ganger harpiksinnholdet av de fiberforsterkede viklinger. Det brannresistente lag kan omfatte 90 vekt% harpiks.

Egnede bærermaterialer inkluderer fibermatte-lignende strukturer som omfatter glassfiber, karbonfiber, blandinger av polyesterfiber eller nylon-fibre med andre høytemperaturfibre, lignende fiberfilter, oppkuttede fibre o.l., og kombinasjoner derav. En foretrukket glassfiber inneholdende bærermaterial er en som fremstilles av Owens Corning i Toledo, Ohio, under produktnavnet C-Veil, produktkodenr. GC 70E, som er en tynn matte av vil-kårlig orienterte oppkappede C-glassfibre som er bundet sammen ved hjelp av en bindemiddeldispersjon. Et foretrukket polyesterfiberholdig material er et som fremstilles av Precision Fabrics Group i Greensboro, North Carolina, under produktnavnet Nexus, produktkodenr. 111-00005, som er dannet fra strukket og varmeherdet 100 Dacron polyester, og som ikke inne-holder noen glassfibre.

Selv om bærerkomponenten er blitt beskrevet og illustrert som å være en mattelignende struktur som er tilført ved hjelp av en alminnelig viklings - teknikk, skal det forstås at bæreren alternativt kan være i form av et sprøytepåførbart material inneholdende oppkuttede fibre og harpiks. Egnede sprøytepåførbare bærere inkluderer dem som er istand til å fylles med den ovenfor beskrevne mengde av harpikskomponenten for sprøytepåføring på overflaten av den strukturelle rørvegg under anvendelse av alminnelige sprøytepåføringsteknikker.

Bærerkomponenten tilveiebringer en fibrøs forsterkning i fibermatriksen av det brannresistente lag. Fibrene gir mekanisk styrke til harpiksen som kan være noe sprø. Termisk dekomponering av harpiksen gjør den sprø selv når den er relativt slagfast før eksponering. Effekten er at det brannresistente lag høyst ablaterer i fine partikler istedenfor å skalle av i store flak som hurtig ville utarme det harpiksrike beskyttende lag og eksponere den underliggende strukturrelle vegg av røret for termisk nedbrytning. Overraskende kan noen termoplastiske harpiksfibre anvendes selv om de ville synes å bli underkastet betydelig nedbrytning i en flammetest. Slike fibre virker imidlertid best når de er blandet med høytemperatur-fibre. Glassfibre er imidlertid foretrukket for styrke og temperaturbestandighet .

Harpikskomponenten 22 som anvendes til å impregnere bærerkomponenten for å danne det brannresistente lag 18 er valgt fra den samme gruppe av fenolharpikser, siloksan-modifiserte fenolharpikser, furanharpikser, og blandinger derav som er beskrevet i det foregående for harpiksen som anvendes til å danne den strukturelle rørvegg. Harpikskomponenten tilføres til bæreren, når utformet som en mattelignende struktur, ved hjelp av den samme teknikk som er beskrevet i det foregående for tilføring av harpiks til de fiberforsterkede viklinger. Det er foretrukket at harpikskomponenten som er valgt for det brannresistente lag er den samme som den som er valgt til å danne den underliggende strukturelle rørvegg for å sikre kjemisk forenlighet, og derved tilveiebringe en god kjemisk binding i grenseflaten mellom overflater av strukturell rørvegg og brannresistent lag under herding. Ved anvendelse av den samme harpiks anvendes videre en enkelt herdesyklus for hele røret.

Det brannresistente rør kan konstrueres til å ha ett eller flere lag av den samme type brannresistent material, eller kan konstrueres til å ha ett eller flere lag av forskjellige typer av brannresistent material. Det er ønsket at harpikskomponenten av hver forskjellig type av brannresistent material er forenlig med harpikskomponenten av den tilgrensende overflate av strukturell rørvegg eller brannresistent lag for å fremme god binding mellom lagene. For eksempel kan det brannresistente rør eller rørarmatur inkludere, når man beveger seg utover fra overflaten av rørveggen, ett eller flere lag av C-Veil-type material, ett eller flere lag av Nexus-type material og ett eller flere lag av C-Veil-type material, som hver er impregnert med den samme harpikskomponent som den som er anvendt til å danne den strukturelle rørvegg. Anvendelsen av forskjellige typer av brannresistente lag kan være ønsket for å redusere råmaterialkostnader, optimalisere temperaturbestandighet, minimalisere vekt e.l. Det brannresistente lag kan være dannet fra vekslende lag av C-glassfiber (C-Veil) og polyestermaterial (Nexus) som er impregnert med en siloksan-modifisert fenolharpiksblanding.

Etter at den strukturelle rørvegg er blitt dannet, og det brannresistente lag er blitt påført, herdes harpikskomponentene av det brannresistente rør samtidig ved å eksponere røret for en temperatur i området fra omtrent 60 til 88°C (140 til 190°F) i en periode på omtrent 30 min. Det er ønsket at harpiksene anvendt til å danne den strukturelle rørvegg og det brannresistente rør omfatter tilstrekkelig katalysator til å bevirke herding ved en temperatur under omtrent 100°C (212°F). Det skal forstås at herdebeting-elsene for røret kan variere avhengig av mengden og/eller typen av den anvendte katalysator, den valgte type harpiks, antallet fiberforsterkede viklinger, antallet brannresistente lag o.l.

Det herdede brannresistente lag virker som et varmeablativt belegg som danner et porøst ytre lag når eksponert for betingelser med høy temperatur eller direkte flamme. Det porøse ytre lag ablaterer bort fra røret men forblir intakt til å danne et varmeisolerende lag som beskytter den underliggende strukturelle rørvegg fra potensielt skadelige effekter av slike betingelser med høy temperatur eller direkte flamme.

Med referanse nå til fig. 4, inkluderer et brannresistent rør en strukturell vegg 24, som er konstruert som beskrevet i det foregående, og ett eller flere lag av et energiabsorberende material 26 som er anbragt på overflaten av den strukturelle rørvegg. Det energiabsorberende material som anvendes til å danne laget er foretrukket et material som er istand til å absorbere en stor grad av varme fra et ytre omgivende lag og å anvende en slik energi, f.eks. via en endoterm reaksjon, til å bevirke en faseendring, f.eks. fra faststoff til gass, under nedbrytningstemperaturen til den strukturelle veggen. Gassen dannet fra lagene produserer et varmeisolerende luftgap mellom det utvendig omgivende lag og den strukturelle rørvegg.

Egnede energiabsorberende materialer inkluderer polymere materialer, faste hydrat- eller hydrittmaterialer o.l. som er istand til å undergå en endo-termisk faseomdanning til å fordampe, eller frigi en gass, ved en temperatur under nedbrytningstemperaturen til harpiksen som er valgt for å danne den underliggende strukturelle vegg, dvs. under omtrent 300°C. Eksempler på foretrukne energiabsorberende materialer inkluderer polyetylen, hydratisert kalsiumsulfat (gips), aluminiumtrihydroksyd og andre hydratiserte eller hydroksydholdige forbindelser som er istand til å fordampe eller produsere en gassbestanddel under omtrent 300°C. Polymere materialer, slik som polyetylen o.l., som er fylt med en pulverkomponent er også ønsket, ettersom kombinasjonen av gass og pulver fremstilt under fordamp-ning gir et gass- og pulverlag mellom det utvendig omgivende lag og den strukturelle rørvegg som har økte varmeisolerende egenskaper.

Når polyetylen anvendes som det energiabsorberende material til å danne et brannresistent rør, kan det vikles i arkform rundt den strukturelle rør-vegg 24 et antall ganger til å danne et ønsket antall lag eller lagtykkel-se. Når polyetylen i form av 0,15 mm tykt ark anvendes, er det ønsket at i området fra 4 til 2 0 lag anvendes, idet det derved tilveiebringes en total veggtykkelse av energiabsorberende material i området fra omtrent 0,6 til 3 mm. Polyetylenarket tilføres ved hjelp av den samme viklingsteknikk som er beskrevet i det foregående for den strukturelle rørvegg og det brannresistente lag av det brannresistente rør. Det er ikke nødvendig at polyetylenlaget tilføres ved en spesiell viklevinkel, siden det er ment å kunne ofres og ikke bidra til periferistyrken eller styrken i lengderetningen av røret. Når det energiabsorberende material er annet enn polyetylen kan det tilføres i arkform, i sprayform, eller i form av faste' halve ark som er anordnet til å passe over en del av den strukturelle rørvegg.

Lag av fiberforsterket harpiks 2 8 vikles rundt en ytre overflate av det energiabsorberende materiallag 26. Den fiberforsterkede harpiks kan være den samme som den som er valgt til å danne den strukturelle rørvegg 24, eller kan være forskjellig. Den fiberforsterkede harpiks kan være den samme, og er tilført på samme måte, som den som er valgt til å danne den strukturelle rørvegg. Antallet lag av den fiberforsterkede harpiks som er tilført avhenger av den spesielle røranvendelse og den ønskede grad av varme- eller flammebestandighet. Det brannresistente rør kan inkludere i området fra 2 til 2 0 lag av den fiberforsterkede harpiks 28.

Alternativt kan et brannresistent rør omfatte et antall gjentagende fiberforsterkede harpikslag og energiabsorberende materiallag. For eksempel kan et brannresistent rør inkludere første energiabsorberende materiallag anbragt på den strukturelle rørvegg, første fiberforsterkede harpikslag anbragt på en ytre overflate av de første energiabsorberende materiallag, andre energiabsorberende lag anbragt på en overflate av de første fiberforsterkede harpikslag, og andre fiberforsterkede harpikslag anbragt på en ytre overflate av de andre energiabsorberende materiallag. I et slikt tilfelle kan de energiabsorberende materialer som er valgt til å danne de første og andre energiabsorberende materiallag være de samme eller forskjellige, og kan være valgt slik at et energiabsorberende material med en relativt høyere fordampningstemperatur under nedbrytningstemperaturen til de fiberforsterkede harpikslag anvendes til å danne det ytterste energiabsorberende materiallag. I et slikt tilfelle kan antallet av hver av energiabsorberende materiallag være det samme som eller mindre enn det som er omhandlet i det foregående for et rør med et enkelt energiabsorberende materiallag.

Med referanse til fig. 5, kan et brannresistent rør inkludere to forskjellige typer av energiabsorberende materiallag som er anbragt slik at de grenser til hverandre for å tilveiebringe en ønsket grad av energiabsorp-sjon og varmeisolasjon. For eksempel er et antall av første energiabsorberende materiallag 30, av en første type energiabsorberende material, anbragt på en overflate av den strukturelle rørvegg 32. Et antall av andre energiabsorberende materiallag 34, av en andre type energiabsorberende material, er anbragt på en overflate av de første energiabsorberende materiallag. Den andre type energiabsorberende material har foretrukket en relativt høyere fordampningstemperatur enn den første type energiabsorberende material slik at de to lagene virker som en sekvensiell varmeisolator for å hindre skadelig varmeenergi i å nå den strukturelle rørvegg.

Et antall av fiberforsterkede harpikslag 3 6 er viklet rundt en ytre overflate av det andre energiabsorberende materiallag. Antallet av fiberforsterkede harpikslag 3 6 som anvendes kan være det samme som eller mindre enn antallet som er anvendt til å danne den strukturelle rørvegg. I tillegg kan typen fiberforsterkende material og harpiks som er anvendt til å danne det fiberforsterkede harpikslag 3 6 være det samme som eller forskjellig fra det som er anvendt til å danne den strukturelle rørvegg. Antallet av energiabsorberende materiallag anvendt til å danne det første og andre energiabsorberende materiallag kan være det samme som eller forskjellig fra det som er anvendt til å danne det enkle energiabsorberende materiallag som er omhandlet i det foregående.

Hvis ønsket kan det brannresistente rør dannes til å ha mer enn ett sett av energiabsorberende materiallag for å gi den strukturelle rørvegg en ønsket grad av varme- og/eller flammebeskyttelse. For eksempel kan det brannresistente rør dannes til å ha en strukturell rørvegg, et første sett av forskjellige energiabsorberende materiallag, et første fiberforsterket harpikslag, et andre sett av forskjellige energiabsorberende materiallag og et andre fiberforsterket harpikslag. I et slikt tilfelle kan typene av energiabsorberende materialer som anvendes til å danne det første sett av energiabsorberende materiallag være de samme som eller forskjellig fra det som anvendes til å danne det andre sett av energiabsorberende materiallag.

Alternativt kan det brannresistente rør være konstruert til å ha ett eller flere lag av et energiabsorberende material som beskrevet i det foregående anbragt mellom den strukturelle rørvegg og de brannresistente lag for å gi den strukturelle rørvegg en økt grad av varme- eller flammebeskyttelse. I et slikt tilfelle kan harpikskomponenten anvendt til å danne varmeskjoldet være forskjellig fra harpikskomponenten anvendt til å danne den strukturelle rørvegg.

Hvis ønsket kan i tillegg det brannresistente rør være konstruert til å ha ett eller flere energiabsorberende lag som er anbragt mellom forskjellige typer brannresistente lag. Følgelig kan ett eller flere energiabsorberende materiallag være anbragt mellom den strukturelle rørvegg og de brannresistente lag og/eller mellom forskjellige typer av brannresistente lag etter ønske, avhengig av den spesielle anvendelse, for å gi den strukturelle rørvegg en optimal grad av varme- og flammebeskyttelse.

Med referanse nå til fig. 6, inkluderer et brannresistent rør 3 8 som er konstruert i samsvar med prinsipper ifølge oppfinnelsen et slipplag 40 anbragt på en ytre overflate av den strukturelle rørvegg 42, og et fiber-forsterket harpikslag 44 anbragt på en overflate av slipplaget 40. Den strukturelle rørvegg er dannet på samme måte som tidligere er beskrevet. Det brannresistente rør omfatter en kappe 46 av vekslende slipplag 40 og fiberforsterkede harpikslag 44 anbragt rundt den ytre overflate av den strukturelle rørvegg 42.

Materialer som er anvendbare for dannelse av slipplaget 4 0 er foretrukket dem som hverken binder med harpiksen anvendt til å danne den tilgrensende strukturelle rørvegg eller med harpiksen anvendt til å danne det fiberforsterkede harpikslag. Det er ønsket at slipplaget ikke danner en binding med en tilgrensende strukturell rørvegg eller fiberforsterket harpiksvegg for å tillate slipplaget å virke som et løsnende lag mellom de harpiks-holdige lag. Den løsnende virkning av slipplaget tjener til å forbedre virkningen av det brannresistente rør ved å dempe vandringen av eventuelle sjokkbølger gjennom røret som er forårsaket av kontakt utført på den ytre overflate. Ved å funksjonere på denne måten virker slipplagene til å dempe eller hindre potensielt skadelige støt-sjokkbølger i å vandre fullstendig gjennom røret til den strukturelle veggen, idet mulig brudd eller sprekk derved hindres.

Egnede materialer for dannelse av slipplagene inkluderer filmer dannet fra polymere materialer som er kjemisk uforenlige med den spesielle harpiks som er anvendt til å danne den strukturelle rørvegg og fiberforsterkede harpikslag. Eksempler på slike polymere materialer inkluderer polyole-finer slik som polypropylen, polyetylen o.l. Et spesielt foretrukket slipplag er dannet fra polypropylen.

Det er også ønsket at materialet som er valgt til å danne slipplaget er istand til å absorbere varmeenergi tilført fra røroverflaten, og er foretrukket et material som er istand til å absorbere en stor grad av varme fra et ytre omgivende lag og å anvende slik energi, f.eks. via en endoterm reaksjon, til å bevirke en faseendring, f.eks. fra faststoff til gass, under nedbrytningstemperaturen til den strukturelle veggen. Gassen dannet fra slipplaget eller slipplagene virker til å danne et varmeisolerende luftgap mellom det tilgrensende fiberforsterkede harpikslag, og mellom de fiberforsterkende lag og den strukturelle rørvegg. Luftgapet tillater hver av de uavhengige fiberforsterkede harpikslag å virke som et strålingsskjold for å øke den termiske resistens av røret ved å kreve at varme-stråling overføres progressivt gjennom hvert fiberforsterket harpikslag før den strukturelle rørvegg nås. Fler-strålingsskjold-funksjonen til luftgapene hindrer de potensielt høye veggpåkjenninger i røret forårsaket av den bratte temperaturgradienten på utsiden av røret under en brann. '

Materialene angitt i det foregående for dannelse av slipplagene er også varmeabsorberende og er derfor anvendbare ved dannelse av et slipplag som både er løsnende og energiabsorberende. Andre egnede slipplagmaterialer inkluderer faste hydrat- eller hydrittmaterialer o.l., som diskutert i det foregående for dannelse av lagene av energiabsorberende materialer, som er istand til å undergå en endoterm faseomdanning til å fordampe, eller frigi en gass, ved en temperatur under nedbrytningstemperaturen til harpiksen som er valgt til å danne den underliggende strukturelle vegg, dvs. under omtrent 3 00°C. Eksempler på foretrukne energiabsorberende materialer inkluderer polypropylen, polyetylen, hydratisert kalsiumsulfat (gips), aluminiumtrihydroksyd og andre hydratiserte eller hydroksydholdige forbindelser som er istand til å fordampe eller frembringe en gassbestanddel under omtrent 300°C.

Polymere materialer, slik som polypropylen, polyetylen o.l., som er fylt med en pulverkomponent er også ønsket, ettersom kombinasjonen av gass og pulver produsert under fordampningen gir et gass- og pulverlag mellom det ytre omgivende lag og den strukturelle rørvegg som har økte varmeisolerende egenskaper.

Antallet vekslende slipplag og fiberforsterkede harpikslag som er anvendt til å danne kappen som omgir den strukturelle rørvegg avhenger av den spesielle brannrør-anvendelse og den ønskede grad av varme- eller flammebestandighet. 1 et eksempel på en utførelsesform, for et rør med en strukturell rørvegg-diameter på omtrent 51 mm (2 tommer), er en minimum kappetykkelse omtrent 3 mm (1/8 tomme) omfattende fire hver vekslende slipplag og fiberforsterkede harpikslag, som vist i fig. 6. Ved dannelse av rørarmaturer slik som vinkelrør, gaffelkoblinger, T-koblinger o.l. er en minimum kappetykkelse på omtrent 3 mm (1/8 tomme) ønsket. Det skal forstås at det nøyaktige antall slipplag og fiberforsterkede harpikslag som anvendes til å utgjøre en kappe av enhver angitt tykkelse avhenger av tykkelsen av både slipplagmaterialet og det fiberforsterkede material.

Når slipplaget av kappen er polypropylenbånd, tilføres det til den strukturelle rørvegg ved hjelp av den samme viklingsteknikk som er beskrevet i det foregående for den strukturelle rørvegg. Når slipplaget er annet enn polypropylen eller annet material i båndform, kan det tilføres i arkform, i sprayform eller i form av faste halve ark som er utformet til å passe over en del av den strukturelle rørvegg.

Hvert fiberforsterket harpikslag er viklet rundt en ytre overflate av et respektivt slipplag. Materialet anvendt til å danne de fiberforsterkede

harpikslag kan være det samme som det som er valgt til å danne den strukturelle rørvegg, eller det kan være forskjellig. I en foretrukket utfør-elsesform er de fiberforsterkede harpikslag dannet fra de samme materialer som den strukturelle rørvegg og er tilført på samme måte som det som er valgt til å danne den strukturelle rørvegg. I likhet med slipplagene, avhenger antallet av fiberforsterkede harpikslag som er tilført av den spesielle brannrør-anvendelse og den ønskede grad av varme- eller flammebestandighet.

Kappen som omgir den strukturelle rørvegg kan omfatte gjentagende slipplag som hver er dannet fra de samme eller forskjellige materialer. For eksempel kan et brannresistent rør ha en kappe som omfatter slipplag som er dannet fra progressivt mer energiabsorberende materialer når man beveger seg fra den strukturelle rørvegg til det ytterste fiberforsterkede harpikslag, for derved å tilveiebringe en avtrappet grad av varmebeskyt-telse med den høyeste beskyttelsen lokalisert hvor den trengs mest, dvs. nærmest den ytterste overflaten av røret. I en slik utførelsesform er det ønsket at materialet som er valgt til å danne et ytterste slipplag har en relativt høyere fordampningstemperatur enn de gjenværende slipplag som ville være under nedbrytningstemperaturen til de tilgrensende fiberforsterkede harpikslag.

I tillegg kan kappen som omgir den strukturelle rørvegg omfatte et

ytterste fiberforsterket harpikslag som har som en filamentkomponent minst en karbonfibervikling for det formål å holde kappen sammen under eksponering av røret for branntemperaturer som overstiger smeltetemperaturen til glassfilament.

Selv om konstruksjonen av brannresistente rør er blitt spesielt beskrevet og illustrert i det foregående, skal det forstås at brannresistente rør-armaturer også kan konstrueres. Med referanse til fig. 7A til 7C, kan også brannresistente rørarmaturer slik som vinkelrør 48, T-rør 50, Y-for-mede armaturer 52 o.l. fremstilles.

Brannresistente rør ifølge oppfinnelsen og rørarmaturer kan anvendes alene eller kombinert til å danne en rørsammenstilling som er velegnet for anvendelse i brannslukkingsrør-anvendelser, slik som brannslukkingsrør-sam-menstillinger som anvendes på offshore-plattformer o.l. Rør og rørarma-turer som brukes i slike anvendelser må være istand til å fungere under betingelser med høy temperatur og i umiddelbar nærhet av flammer uten å undergå betydelige reduksjoner i periferistyrke og styrke i lengderetningen.

Brannresistente rør konstruert i samsvar med prinsipper ifølge oppfinnelsen og rørarmaturer ble underkastet strenge høytemperaturbetingelser for å kvalifisere seg for bruk innen brannslukkingsrørledning-anvendelser. Testen involverte å plassere røret og/eller rørarmaturene omtrent 10,2 cm (4 tommer) fra en 1.000°C flamme med røret tørt, dvs. uten noe vann inne-holdt deri, i en periode på omtrent 5 min. Etter 5 min. ble røret og/ eller rørarmaturene fylt med vann ved et nominelt trykk på omtrent 300 psig (21Kgf/cm<2>) i omtrent 15 min. mens det fremdeles utsettes for flam-men.

For å kvalifiseres for bruk innen en brannslukkingsrør-anvendelse må røret og/eller rørarmaturene forbli strukturelt uskadd når underkastet et nominelt trykk og ikke vise tegn på lekkasje på mer enn 10% av den nominelle rørstrømning. For å bestemme evnen til å motstå det totale trykk for rør som underkastes slike ekstreme temperaturbetingelser, og for bedre å for-stå mekanismen for varmerelatert svikt, ble trykket økt på rør- og rør-armaturprøver som ikke viste noe tegn på rørlekkasje eller strukturell skade utover det nominelle trykk inntil rørsvikt.

De etterfølgende eksempler og referanseeksempler illustrerer forskjellige brannresistente rør, og/eller testresultater for hvert rør. I hvert av de etterfølgende eksempler har røret en indre diameter på omtrent 5,1 cm (2 tommer).

Eksempel nr. 1 - fiberforsterket rør

Et fiberforsterket rør ble konstruert ved anvendelse av tolv lag av en fiberforsterket harpiks, idet det dannes en veggtykkelse på omtrent 0,37 cm. Den strukturelle rørvegg ble dannet ved anvendelse av glassfiberfor-sterkende fiberviklinger bundet sammen med en siloksan-modifisert fenolharpiks, omfattende omtrent 83 vekt% BP-J2027L (fenolisk resolharpiks), 9 vekt% SY-231 (metoksy-funksjonelt silikon-mellomprodukt), 7 vekt% Phencat 381 (latent syrekatalysator), 0,6 vekt% Melacure Cotlin T-l (organotinn-katalysator) og 0,4 vekt% etylaminoetanol (aminkatalysator). Dette røret inkluderte ikke et brannresistent lag.

Røret ble underkastet testen identifisert i det foregående og viste tegn på vannlekkasje i en mengde på omtrent 0,008 kubikkmeter pr. time (m<3>/t) ved ledningstrykk, og lekket vann i en mengde på omtrent 0,21 m<3>/t når trykksatt til mellom 14 og 21 Kgf/cm<2>. Røret sviktet ved et trykk på omtrent 35Kgf/cm<2>. Måten røret sviktet på var en brist i den fiberforsterkende komponent av den strukturelle rørvegg.

Eksempel nr. 2 - brannresistent rør

Et fiberforsterket rør ble konstruert på en lignende måte som det beskrevet for eksempel nr. l, unntatt at tykkelsen av den strukturelle rørvegg var omtrent 0,4 0 cm. I tillegg ble røret konstruert til å ha to brannresistente lag anbragt rundt den ytre overflaten av den strukturelle rørvegg. De brannresistente lag ble dannet fra C-Veil impregnert med den samme harpiksblanding som ble anvendt til å danne den strukturelle rør-vegg. De brannresistente lag hadde en total veggtykkelse på omtrent 0,21 cm.

Røret ble underkastet testen identifisert i det foregående og viste svake tegn på vannlekkasje i en mengde på omtrent 0,0045 m<3>/t ved ledningstrykk, og lekket vann i en mengde på omtrent 0,025 m<3>/t når trykksatt til mellom 14 og 21 Kgf/cm<2>. Røret sviktet ved et trykk på omtrent 84 Kgf/ cm<2>. Den måte som røret sviktet på var en brist i den fiberforsterkende komponent av den strukturelle rørvegg. Denne rørkonstruksjonen passerte ikke testen men utviste en forbedret resistens overfor effektene av flammetesten når sammenlignet med det fiberforsterkede rør ifølge eksempel nr. 1.

Eksempel nr. 3 - brannresistent rør

Et fiberforsterket rør ble konstruert på en lignende måte som det beskrevet for eksempel nr. 1, unntatt at tykkelsen av den strukturelle rørvegg var omtrent 0,38 cm. I tillegg var røret konstruert til å ha fire brannresistente lag anbragt rundt den ytre overflaten av den strukturelle rørvegg. De brannresistente lag ble dannet fra de samme materialer som det beskrevet for eksempel nr. 2. De brannresistente lag hadde en total veggtykkelse på omtrent 0,33 cm.

Røret ble underkastet testen identifisert i det foregående og viste ingen tegn på vannlekkasje ved ledningstrykk, og viste svake tegn på vannlekkasje i en mengde på omtrent 0,016 m<3>/t når trykksatt til omtrent 31,6 Kgf/cm<2>. Røret sviktet ved et trykk på omtrent 126 Kgf/cm<2>. Måten røret sviktet på var sprekking i harpiksmatriksen av den strukturelle rørvegg og resulterende lekkasje. Det forekom ingen strukturell svikt av fiberforsterkningen. Dette eksempelet illustrerer den forbedrede varmebestandighet som tilveiebringes ved to ytterligere brannresistente lag når sammenlignet med eksempel nr. 2.

Eksempel nr. 4 - brannresistent rør

Et fiberforsterket rør ble konstruert på en lignende måte som det beskrevet for eksempel nr 1, unntatt at tykkelsen av den strukturelle rør-vegg var omtrent 0,36 cm. I tillegg var røret konstruert til å ha åtte brannresistente lag anbragt rundt den ytre overflaten av den strukturelle rørvegg. De brannresistente lag var dannet fra et Nexus-material impregnert med den samme harpiks som den beskrevet for eksempler nr. 2 og 3. De brannresistente lag hadde en total veggtykkelse på omtrent 0,2 cm.

Røret ble underkastet testen identifisert i det foregående og viste svake tegn på vannlekkasje i en mengde på omtrent 0,02 psig, og viste tegn på vannlekkasje i en mengde på omtrent 0,04 m<3>/t når trykksatt til mellom 14 og 21 Kgf/cm<2>. Røret sviktet ved et trykk på omtrent 80 Kgf/cm<2>. Måten røret sviktet på var en brist i fiberkomponenten av den strukturelle rør-vegg. Dette eksempelet illustrerer den relativt forbedrede varmebestandighet som gis av de C-Veil brannresistente lag ifølge eksempel nr. 2, og viser den forbedrede varmebestandighet tilveiebragt av de Nexus brannresistente lag når sammenlignet med det ikke-beskyttede rør ifølge eksempel nr. 1.

Eksempel nr. 5 - brannresistent rør

Et fiberforsterket rør ble konstruert til å ha seks lag av fiberforsterket harpiks av de samme fiber- og harpikskomponenter som er omhandlet i det foregående for eksempel nr. 1, og med en veggtykkelse på omtrent 0,18 cm. I tillegg ble røret konstruert til å ha fire brannresistente lag anbragt rundt den ytre overflaten av den strukturelle rørvegg. De brannresistente lag ble dannet fra de samme materialer som det beskrevet for eksempler nr. 2 og 3. De brannresistente lag hadde en total veggtykkelse på omtrent 0,33 cm.

Røret ble underkastet testen identifisert i det foregående og lekket vann i en mengde på omtrent 0,032 m<3>/t ved ledningstrykk, og lekket vann i en mengde på omtrent 0,31 m<3>/t når trykksatt til mellom 14 og 21 Kgf/cm<2>. Røret sviktet ved et trykk på omtrent 35 Kgf/cm<2>. Måten røret sviktet på var en brist i fiberkomponenten av den strukturelle rørvegg. Når sammenlignet med eksempel nr. 3, illustrerer dette eksempelet den forbedrede varmebestandighet som oppnås når den strukturelle rørvegg er dannet fra tolv snarere enn seks fiberforsterkede harpikslag.

Eksempel nr. 6 - brannresistent rør

Et fiberforsterket rør ble konstruert til å ha tolv lag av en fiber-forsterket harpiks av de samme fiber- og harpikskomponenter som er omhandlet i det foregående for eksempel nr. 1. Den strukturelle rørvegg hadde en veggtykkelse på omtrent 0,38 cm. Røret var konstruert til å ha to brannresistente lag anbragt rundt den ytre overflaten av den strukturelle rørvegg. De brannresistente lag var dannet fra C-Veil impregnert med den samme harpiks som ble anvendt til å danne den strukturelle rørvegg. De brannresistente lag hadde en total veggtykkelse på omtrent 0,18 cm.

Røret ble underkastet testen identifisert i det foregående og viste ingen tegn på vannlekkasje ved ledningstrykk, og viste svake tegn på vannlekkasje i en mengde på omtrent 0,007 m<3>/t når trykksatt til mellom 14 og 21 Kgf/cm<2>. Røret sviktet ved et trykk på omtrent 112 Kgf/cm<2>. Måten røret sviktet på var sprekking i harpiksmatriksen av den strukturelle rørvegg. Det forekom ingen strukturell svikt av fiberforsterkningen. Denne rør-konstruksjonen utviste en forbedret resistens mot effektene av flammetesten når sammenlignet med røret ifølge eksempel nr. 2.

Eksempel nr. 7 - brannresistent rør

Et fiberforsterket rør ble konstruert på samme måte som det beskrevet for eksempel nr. 6, og har tolv lag som danner den strukturelle rørvegg. Røret var konstruert til å ha fire brannresistente lag anbragt rundt den ytre overflaten av den strukturelle rørvegg. De brannresistente lag var dannet fra de samme materialer som er beskrevet for eksempel nr. 6, og har en total veggtykkelse på omtrent 0,33 cm.

Røret ble underkastet testen identifisert i det foregående og viste ingen tegn på vannlekkasje ved ledningstrykk, og viste svake tegn på vannlekkasje i en mengde på omtrent 0,009 m<3>/t ved et trykk på omtrent 63 Kgf/cm<2>. Røret sviktet ved et trykk på omtrent 133 Kgf/cm<2>. Måten røret sviktet på var en brist i fiberkomponenten av den strukturelle rørvegg. Denne rør-konstruksjonen utviste en forbedret resistens mot effektene av flammetesten når sammenlignet med røret ifølge eksempel nr. 3.

Eksempel nr. 8 - brannresistent rør

Et fiberforsterket rør ble konstruert på samme måte som det beskrevet for eksempler nr. 6 og 7, og har tolv lag som danner den strukturelle rørvegg, og med en veggtykkelse på omtrent 0,38 cm. Røret var konstruert til å ha seks brannresistente lag anbragt rundt den ytre overflaten av den strukturelle rørvegg. De brannresistente lag var dannet fra de samme materialer som er beskrevet for eksempler nr. 6 og 7, og har en total veggtykkelse på omtrent 0,45 cm.

Røret ble underkastet testen identifisert i det foregående og viste ingen tegn på vannlekkasje ved ledningstrykk, og viste svake tegn på vannlekkasje i en mengde på omtrent 0,004 m<3>/t ved et trykk på omtrent 60 Kgf/ cm<2>. Røret sviktet ved et trykk på omtrent 161 Kgf/cm<2>. Måten røret sviktet på ble funnet å være sprekking av harpiksmatriksen av den strukturelle rørvegg. Det forekom ingen strukturell svikt av fiberforsterkingen. Dette eksempelet illustrerer den forbedrede varmebestandighet som gis av seks brannresistente lag når sammenlignet med det brannresistente rør ifølge eksempel nr. 7, som har fire brannresistente lag.

Eksempel nr. 9 - brannresistent rør

Et fiberforsterket rør ble konstruert på samme måte som det beskrevet for eksempler nr. 6, 7 og 8, og har tolv lag som danner den strukturelle rør-vegg, og med en veggtykkelse på omtrent 0,37 cm. Røret var konstruert til å ha åtte brannresistente lag anbragt rundt den ytre overflaten av den strukturelle rørvegg. De brannresistente lag ble dannet fra de samme materialer som beskrevet for eksempler nr. 6, 7 og 8, og har en total veggtykkelse på omtrent 0,55 cm.

Røret ble underkastet testen identifisert i det foregående og viste ingen tegn på vannlekkasje ved ledningstrykk, og viste ingen tegn på vannlekkasje ved et trykk på omtrent 204 Kgf/cm<2.> Røret sviktet ved et trykk på omtrent 250 Kgf/cm<2>. Måten røret sviktet på var sprekking av harpiksmatriksen av den strukturelle rørvegg. Igjen forekom ingen strukturell svikt av fiberforsterkingen. Dette eksempelet illustrerer den forbedrede varmebestandighet som gis av åtte brannresistente lag når sammenlignet med det brannresistente rør ifølge eksempel nr. 8, som har seks brannresistente lag.

Eksempel nr. 10 - brannresistent rør

Et fiberforsterket rør ble konstruert på samme måte som det beskrevet for eksempler nr. 6 - 9, og har tolv lag som danner den strukturelle rørvegg, og med en veggtykkelse på omtrent 0,37 cm. Røret ble konstruert til å ha totalt seks brannresistente lag anbragt rundt den ytre overflaten av den strukturelle rørvegg. De brannresistente lag omfatter, når man beveger seg utover fra den strukturelle rørvegg, to lag av C-Veil, etterfulgt av to lag av Nexus, etterfulgt av to lag av C-Veil. Harpikskomponenten for hvert av de brannresistente lag er den samme som den anvendt til å danne den strukturelle rørvegg. De brannresistente lag har en total veggtykkelse på omtrent 0,3 5 cm.

Røret ble underkastet testen identifisert i det foregående og viste ingen tegn på vannlekkasje ved ledningstrykk, og viste svake tegn på vannlekkasje i en mengde på omtrent 0,025 m<3>/t ved et trykk på omtrent 77 Kgf/cm<2>. Røret sviktet ved et trykk på omtrent 147 Kgf/cm<2>. Måten røret sviktet på var sprekking av harpiksmatriksen av den strukturelle rørvegg. Dette eksempelet illustrerer den forbedrede varmebestandighet som gis ved anvendelse av en kombinasjon av forskjellige brannresistente lag når sammenlignet med det brannresistente rør ifølge eksempel nr. 8, som har seks av den samme type brannresistente lag.

Eksempel nr. 11 - brannresistent rør

Et fiberforsterket rør ble konstruert på samme måte som det beskrevet for eksempler nr. 6 - 10, og har tolv lag som danner den strukturelle rørvegg, og med en veggtykkelse på omtrent 0,41 cm. Røret var konstruert til å ha totalt åtte brannresistente lag anbragt rundt den ytre overflaten av den strukturelle rørvegg. De brannresistente lag var alle dannet fra Nexus-materialet nedsenket i den samme harpikskomponent som den anvendt til å danne det strukturelle rør, og hadde en total veggtykkelse på omtrent 0,2 2 cm.

Røret ble underkastet testen identifisert i det foregående og viste svake tegn på vannlekkasje ved ledningstrykk, og viste svake tegn på vannlekkasje i en mengde på omtrent 0,016 m<3>/t ved et trykk på mellom 14 og 21 Kgf/cm<2>. Røret sviktet ved et trykk på omtrent 91 Kgf/cm<2>. Måten røret sviktet på var en brist i fiberkomponenten av den strukturelle rørvegg.

Eksempel nr. 12 - brannresistent rør

Et fiberforsterket strukturelt rør ble konstruert ved anvendelse av de samme fiber- og harpikskomponenter som anvendt i de tidligere eksempler. Den strukturelle rørvegg ble dannet fra tolv lag av den fiberforsterkede harpiks og hadde en veggtykkelse på omtrent 0,4 cm. Røret ble konstruert til å ha totalt åtte lag polyetylen anbragt rundt den ytre overflaten av den strukturelle rørvegg. Polyetylenlagene hadde en total veggtykkelse på omtrent 1,2 mm. Totalt fire ytre fiberforsterkede harpikslag ble dannet fra de samme materialer som den strukturelle rørvegg, og var anbragt rundt den ytre overflaten av polyetylenlaget. De ytre fiberforsterkede harpikslag hadde en total veggtykkelse på omtrent 0,13 cm.

Røret ble underkastet testen identifisert i det foregående og viste ingen tegn på vannlekkasje ved ledningstrykk, og ingen tegn på lekkasje ved to ganger det nominelie trykk (21 Kgf/cm2) . Røret viste først tegn på lekkasje ved omtrent 108 Kgf/cm<2>, med lekkasje i en mengde på omtrent 31 m<3>/t. Røret sviktet ved et trykk på omtrent 715 Kgf/cm<2>. Måten røret sviktet på var en brist i fiberkomponenten av den strukturelle rørvegg. Dette eksempelet illustrerer den forbedrede varmebestandighet som gis ved anvendelse av laget av energiabsorberende polyetylenmaterial istedenfor det brannresistente lag.

Eksempel nr. 13 - fiberforsterket rør

Det ble konstruert en fiberforsterket strukturell rørvegg med diameter 5,1 cm (2 tommer) som omfatter omtrent tolv lag av en fiberforsterket harpiks, fremstilt som angitt i eksempel nr. li det foregående. Slagfastheten av den strukturelle rørvegg ble testet ved å slippe en 60 mm stålkule, som veier 0,9 kg, fra økende høyder for å støte perpendikulært mot røret. Etter at støtene var fullført ble røret trykksatt med luft ved et trykk på 25 psig og holdt under vann for påvisning av synlige luftlekkasjer.

Under disse testbetingelsene utviste den strukturelle rørvegg uten kappe en 75% sannsynlighet for svikt, dvs. tre av fire støt ga luftlekkasje, etter fire slipp fra en fallhøyde for kulen på omtrent 25 cm (10 tommer). Den samme strukturelle rørvegg uten kappe utviste fullstendig eller 100 prosent sannsynlighet for svikt, dvs. hver av de fire støtene ga luftlekkasje, etter fire slipp når fallhøyden for kulen var økt ytterligere til 3 0 cm (12 tommer).

Eksempel nr. 14 - brannresistent rør

En strukturell rørvegg med diameter 5,1 cm (2 tommer) ble konstruert i samsvar med eksempel nr. 13 i det foregående, og en kappe ble anbragt rundt den strukturelle rørvegg til å danne et brannresistent rør. Kappen ble dannet fra omtrent fire hver gjentagende lag av polypropylenbånd og fiberforsterket harpiks. De fiberforsterkede harpikslag ble dannet fra de samme materialer som ble anvendt til å danne den strukturelle rørvegg.

Slagfastheten av det således dannede brannresistente rør ble testet i samsvar med metoden beskrevet i det foregående. Det brannresistente rør utviste ikke noen tegn på luftlekkasje, dvs. null prosent sannsynlighet for svikt, inntil det ble nådd en fallhøyde for kulen på omtrent 89 cm (35 tommer). Ved 89 cm viste kun ett støt av åtte noen tegn på lekkasje. Ved fallhøyder på 102 og 137 cm (40 og 54 tommer) kun tre støt av åtte og derfor ble en femti prosent sannsynlighet for svikt for røret med kappe observert å forekomme ved omtrent 114 cm (45 tommer), sammenlignet med 25 eller 28 cm (10 eller 11 tommer) med den strukturelle rørvegg uten kappe. Basert på slike testdata utviste følgelig røret med kappe en 400 prosent forbedring i slagfasthet når sammenlignet med et rør uten kappe.

Claims

1. Brannresistent rør (3 8) som omfatter: en strukturell vegg (42) omfattende lag av skråviklet forsterkende fiber bundet med en harpiks valgt fra gruppen bestående av fenolharpikser, siloksan-modifiserte fenolharpikser, furanharpikser, og blandinger derav; og en kappe (46) anbragt rundt den strukturelle veggen (42) og som har minst ett fiber-forsterket harpikslag (44) ,karakterisert ved at kappen (46) inkluderer minst ett slipplag (40) av material som er kjemisk uforenlig med harpiksen anvendt til å danne den strukturelle veggen og på hvis ytre overflate det fiberforsterkede harpikslaget (44) er anbragt.

2. Brannresistent rør som angitt i krav 1, hvori kappen (46) omfatter et antall av vekslende slipp- og fiberforsterket harpikslag (40, 44).

3. Brannresistent rør som angitt i krav 1 eller 2, hvori det fiberforsterkede harpikslaget (44) omfatter skråviklede forsterkende fibre bundet med en harpiks valgt fra gruppen bestående av fenolharpikser, siloksan-modif iserte fenolharpikser, furanharpikser, og blandinger derav.

4. Brannresistent rør som angitt i ethvert av kravene 1 til 3, hvori slipplaget (40) er dannet fra et polyolefinisk material.

5. Brannresistent rør som angitt i krav 4, hvori slipplaget (40) er dannet fra material tilpasset til å absorbere varmeenergi ved å undergå en faseendring.

6. Brannresistent rør som angitt i ethvert av de foregående krav, hvori fiberkomponenten anvendt til å danne den strukturelle veggen (42) er valgt fra gruppen bestående av glass, karbon, og kombinasjoner derav.

7. Brannresistent rør som angitt i ethvert av de foregående krav, hvori harpiksen anvendt til å danne den strukturelle veggen (42) og det fiberforsterkede harpikslaget (44) er begge siloksan-modifiserte fenolharpikser.

8. Fremgangsmåte for fremstilling av et brannresistent rør som omfatter trinnene: å skråvikle forsterkende fiber fuktet med en harpiks valgt fra gruppen bestående av fenolharpikser, siloksan-modifiserte fenolharpikser, furanharpikser, og blandinger derav, for dannelse av en strukturell rørvegg (42) og dannelse av en kappe (46) rundt en ytre overflate av den strukturelle rørveggen (42),karakterisert ved at trinnet med dannelse av en kappe inkluderer trinnene med' anbringelse av et slippmaterial (40) rundt den ytre overflaten av den strukturelle rørveggen (42) og anbringelse av et fiberforsterket harpikslag (44) over slippmaterialet (40) hvori slippmaterialet (40) er dannet fra et material som er ute av stand til å danne en binding med harpikser anvendt til å danne både den strukturelle rør-veggen (42) og det fiberforsterkede harpikslaget (44); og herding av harpiksen i både den strukturelle rørveggen og det fiberforsterkede harpikslaget (44).

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, hvori under trinnet med dannelse av kappen (46) velges slippmaterialet (40) fra gruppen bestående av materialer som er i stand til å absorbere energi ved faseomdanning ved en temperatur under en nedbrytningstemperatur for den strukturelle rørveggen.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 8 eller 9, hvori under trinnet med dannelse av en kappe (46) anbringes vekslende slipplag (40) og fiberforsterkede harpikslag (44) over den strukturelle rørveggen (42).