SE431098B - Sett att i nervaro av vatten astadkomma en limforbindning med anvendning av ett herdplastlim samt sats for anvendning vid settet - Google Patents

Description

7904265-1 När ett bärmaterial med öppna celler pressas samman, redu- ceras storleken på mellanrumspassagerna, varigenom limmets rörlig- het inne i dessa också reduceras. Genom lämplig anpassning av vis- kositeten och härdningshastigheten för limmet till bärarens poro- sitet kan en härdad bindning uppnås utan någon väsentlig rubbning av limmet under det pâlagda trycket. A Limförbindningar framställda genom användning av det im- pregnerade skumbärmaterialet kan användas för igensättning av punkterade substrat, varvid metoden innefattar anbringande av det impregnerade bärmaterialet på substratet omkring hålet och in- pressning av det impregnerade bärmaterialet i hålet.

I Vidare kan limförbindningar framställda genom användning av det.impregnerade skumbärmaterialet användas för att anbringa ett överliggande skikt, t.ex. en lagning eller konstruktionsfast- sättning, på substratet, vilket sätt innefattar anbringande av det plastimpregnerade skumbärmaterialet till endera substratet eller det överliggande skiktet och sammanpressning av de två för komprimering av bärmaterialet däremellan. Denna metod är an- vändbar för att in situ reparera skadade skrov, undervattenskon- struktioner eller tryckkärl, beroende på att komprimeringen av det plastimpregnerade skummet av det hydrostatiska eller in- re trycket fångarlimmet inne i skummet och bidrar till att re- ducera benägenheten av nämnda tryck att rubba limmet. Denna me- tod har emellertid ett mer vidsträckt användningsområde tack va- re lättheten varmed stora kvantiteter plast kan hanteras för bindningar över stora ytareor och/eller när tjocka plastskikt erfordras. Ytterligare en fördel är att bindningar kan fram- ställas med hjälp av sättet enligt uppfinningen med relativt li- ten luftinneslutning, vilken inneslutning, i synnerhet vid plast- gränsytan, kan reducera bindningsstyrkan avsevärt.

Uppfinningens huvudanvändning ligger i framställning av undervattensförbindningar till skeppsskrov, rörledningar, borrplattformar etc.

För dessa användningar impregneras bärmaterialet med öppna celler med ett lim som kan tränga undan, absorbera eller på annat sätt eliminera vattnet från substratet till vilket en bindning skall bildas, varefter limmet kan härdas till bildning av en stark bindning därmed.

Företrädesvis utgöres detta lim av en tvåkomponentbland- 7904265-1 ning, varav den första delen innefattar en diglycidyleter av bisfenol 'A' och den andra delen innefattar en härdare, baserad på antingen en cykloalifatisk polyamin eller en 4,4'-diamino- difenylmetan (DDM). Det har visat sig att dessa lim lätt väter en yta mot vilken de fysikaliskt anbringas, oberoende av om vat- ten finns närvarande, men ett non-joniskt ytaktivt medel kan in- förlivas i limmet för att modifiera detta så att det företrädes- vis väter substratet. En epoxid-funktionell silan kan också inför- livas för att kemiskt stabilisera lim/substratbindningen i gräns- ytan.

Företrädesvis innefattar det öppencelliga bärmaterialet ett eftergivligt polyesterbaserat polyuretanskum med en porositet på mellan 30 och 45 porer per 25,4 mm. Detta material är lättill- gängligt i ett flertal olika porositetsgrader och äger den nödvän- diga eftergivligheten och inaktivteten för limbildningen.

Under det att substratet företrädesvis bör rengöras och putsas innan bindningen sker för att uppnå maximal bindningsstyr- ka, kan sättet enligt uppfinningen producera acceptabla bindningar med ojämna eller belagda ytor. Vidare kan förhällandevis stora limtjocklekar i ett skikt användas tack vare det stöd som tillhan- dahâlles av bärmaterialet.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen tillhandahållas en reparationssats för användning vid sättet som beskrivits ovan, vil- ken sats innefattar ett härdplastlim och ett eftergivligt synte- tiskt skumbärmaterial med en öppencellig struktur.

Enligt uppfinningen innehålles härvid satsens beståndsde- lar företrädesvis i separata fack i en plastpåse, varvid för an- vändning skiljeväggarna mellan facken kan brytas eller på annat sätt avlägsnas så att komponenterna kan blandas.

Limmet är således anordnat i två delar för tillblandning före användningen, varav den första delen innefattar en diglyci- dyleter av bisfenol 'A' och den andra delen innefattar en hårdare antingen baserad på en cykloalifatisk polyamin eller 4,4'-diamino- -difenylmetan. Företrädesvis utgöres det öppencelliga bärmaterialet av ett eftergivligt polyesterbaserat polyuretanskum med en porosi- tet på mellan 30 och 45 porer per 25,4 mm.

Reparationssatsen kan levereras i form av en enkel för- packning i en plastpåse med separata fack för var och en av beståndsdelarna. Vid användning kan skiljeväggarna mellan lim- facken förstöras eller på annat sätt avlägsnas så att kompo- V_------_ "H V -» .-- -w--«.~.--__.-__..-.........v..._-..__.._.._._..f 7904265-1 nenterna kan blandas.

Bindningsmetoden enligt uppfinningen och repara- tionssatsen kan användas på ett stort antal olika substrat in- klusive glasfiberarmerad plast (GRP), stål och betong. Det kan vara nödvändigt att variera limsammansättningen för vissa speciella tillämpningar.

Sättet enligt uppfinningen skall nu beskrivas med hjälp av nedanstående exempel i anslutning till bifogade ritningar, på vilka fig. lA, lB och lC visar en igenfyllningsrepara- tion på ett glasfiberarmerat plastsubstrat, fig. 2 illustrerar en lappreparation och fig. 3 illustrerar en reparation av en rörfläns- svets.

Med hänvisning först till igenfyllningsreparatio- nen som illustreras i fig. 1A, lB och lC, är substratet ett ark l av glasfiberarmerad plast (GRP) med en lång spricka 2.

Sprickan 2 är avsedd att vara en skada av den typ som kan förväntas vid t.ex. plastbâtar. För att skapa en verklighets- trogen omgivning i laboratoriet innefattades det skadade arket l som en av väggarna i en plâtlåda, för neddoppning i vatten. Ett gummiavluftningsrör, som mynnade i den omgivande luften, sattes fast på lådan och lådan sänktes ned i en vat- tentank.

Reparationen genomfördes under vatten med hjälp av händerna enbart med användning av tvåkomponent-plast- systemet som beskrives nedan och betecknas typ I plastsamman- sättning UW43. 7904265-1 Typ I plastsammansättning UW43 Beståndsdel Funktion eller beskrivning Vikt- delar Shell Epikote 828 plast: diglycidyleter av 100 bisfenyl 'A' (epoxid- ekvivalent Ca 185) Union Carbide A187 epoxid-funktionell silan 2,0 del A Ciba-Geigy White färgpasta 0,5 Aerosil 200 fyllmedel: för att ge limmet 8,0 tixotropa egenskaper och/eller för att justera blandnings- proportionerna Ancamine MCA cykloalifatisk polyamin- 55 del B härdare Epophen ED-l-Z polysulfidmjukgörare/- 50 härdare Ciba-Geígy Black färgpasta 0,2 Aerosil 200 fyllmedel: för att ge limmet 13 tixotropa egenskaper och/eller för att justera blandninge- proportionerna Lika delar räknat på vikten av de båda delarna av plastsammansättningen som betecknats med UW43 togs och blanda- des ordentligt. En bit av ett öppencelligt, flexibelt poly- uretanskum med låg densitet och lämplig storlek mättades sedan med den nyligen blandade plasten, togs ner under vattnet och 79042654 |_ 6 placerades över sprickan 2 genom vilken vatten tidigare passe- rat. Den impregnerade skumbiten arbetades sedan för hand för att pressa den in i och helt fylla ut.sprickan 2. När biten arbetats in fullständigt på plats hade de yttre och inre si- dorna pâ panelen l ett utseende som visas i fig. 1B respektive lC. Härav framgår att biten 3 helt täcker ytterytan på arket l i området för sprickan och i själva verket i stor utsträckning trängt igenom sprickan 2 till arkets inneryta. Plåtlâdan sänk- tes medan plasten fortfarande var ohärdad till botten på en 3 m djup vattentank, så att den utsattes för det högsta hydro- statiska tryck som uppnås vid befintliga GRP-skrov. När lådan togs upp efter en period på 24 timmar på detta djup befanns lådans inre vara väsentligen fri från vatten, vilket visar att reparationen lyckats.

För att indikera styrkan hos GRP-plastbindningen har skumkuddar impregnerade med den ovan angivna limsammansätt- ningen använts för att förbinda överlappande vattenmättade ark av GRP. Efterföljande prov på GRP-ark, som förenats under vat- ten på detta sätt, visade en draghållfasthet för reparationen på cirka 7,0 MN/m2, varvid brott uppstod i plasten. Epoxibase- rade lim föredrages för undervattenstillämpningar beroende på den lätthet med vilken de kan härdas, deras goda adhesion och deras bekvämlighet i allmänhet. Ett alternativt epoxibaserat lim för användning under vatten betecknas typ I, sammansätt- ning UW3l. Denna sammansättning liknar den för UW43 med undan- tag av att i del A 4,0 viktdelar Sylodex 24 ersätter Aerosil 200 som fyllmedel och 2,0 viktdelar Colorol Aquasorb inklude- ras som non-joniskt ytaktivt medel, och med undantag av att i del B 5,0 viktdelar Sylodex 24 ersätter Aerosil 200 som fyll- medel.

Ett annat plastsystem som lämpar sig för använd- ning under vatten betecknas typ II sammansättning UW27 och be- skrives nedan. 7904265-1 7 Typ II Plastsammansättning UW27 Beståndsdel Funktion eller beskrivning Vikt- delar Del A Araldite GY250 plast: diglycidyleter av bisfenol 'A' 100 Union Carbide A187 epoxifunktionell silan 15 Baryter fyllmedel: för bibringande av tixotropa egenskaper och/eller för justering av -.;~/~/>.d_,\/ blandningsproportionerna 75 Sylodex 24 3,0 Del B Araldite HY850 härdare: diamin-difenylmetan i en form som kan överföras till vätska 64 7 Orgol-tjära mjukningsmedel 40 Baryter ) fyllmedel: för bibringande ) av tixotropa egenskaper ) och/eller för justering av ) blandningsproportionerna 86 ) Sylodex 24 ) 2,0 UW43-sammansättningen har använts till att ge till- fredsställande undervattensbindningar till GRP, när den an- vänts med det ovan beskrivna öppencelliga skummet. Även om det för närvarande icke är avsikten att en sådan metod skall an- vändas för åstadkommande av permanenta reparationer, har bind- ningar som framställts på detta sätt motstått fullständig ned- sänkning under ett år vid rumstemperatur utan något tecken på sönderfall.

Med hänvisning till fig, 2, fastsattes en ny, något oljig stålplatta 10 av mjukt kolstål med en spricka ll fast på en vattentrycktank som en sida. Ett vattentryck på 131 kN/m2 7904265-1 8 utövades på tankens inre, vilket gav upphov till en kraftig vattenstråle från sprickan ll. En kudde 12 av flexibelt öppen- celligt polyuretanskum med måtten 250 x 160 x 25 mm impregnera- des med en nyframställd blandning av plasten som betecknas med typ I sammansättning UW43. Den impregnerade kudden understöd- des av en mjuk kolstålplåt 13 med samma area som kudden 12 och de två lades över sprickan ll. Den impregnerade skumkudden 12 komprimerades därefter till en tjocklek på approximativt 3 mm mellan plåten 13 och den trasiga plåten 10 med hjälp av ej närmare visade G-krampor och en träbalk 14. När läckaget slu- tade avlägsnades trycket på balken 14 och det inre trycket, som verkade på sprickan ll ökades till 200 kfi/m2 utan något tecken på läckage från reparationen trots att plåten 13 bågnade under det pålagda trycket.

I I reparationen som visas i fig. 3 togs ett stålrör 20 med en innerdiameter på 50 mm och försedd med en därpå fast- svetsad fläns 21 och ett l mm diameter hål borrades genom svet- sen 22. Röret 20 fylldes med vatten innan reparation skedde enligt följande procedur. En kudde av ett öppencelligt flexi- belt polyuretanskum 23 med måtten 75 x 25 x 25 mm impregnerades med en liten mängd nyligen tillblandad plast med sammansätt- ningen UW43. Den impregnerade.kudden virades sedan runt svetsen 22 och komprimerades därpâ'med hjälp av ett ringformigt verk- tyg 24 som hölls på plats med en G-krampa som icke visas på ritningen.

Sedan verktyget 24 avlägsnats ökades det inre tryc- ket till 267 kN/m2 utan något tecken på läckage. Efter en pe- riod av 4 timmar ökades trycket till 534 kN/m2, vilket upp- rätthölls under ett veckoslut. Därefter ökades trycket till 4,14 M/m2 utan något som helst tecken på läckage.

För de flesta tillämpningar är en lagningssats be- stående av plastdelarna och det öppencelliga skummet som sepa- rata delar tillfredsställande, men under vissa omständigheter kan det vara fördelaktigt att anordna de tre beståndsdelarna i en trefacksbehållare. Exempelvis kan satsen vara innesluten i ett enkelt plastomslag med uppdelningar eller hållare som bil- dar tre separata fack i omslaget. Plastdelarna kan sedan blan- 79042654 9 das genom avlägsnande av de åtskiljande hållarna eller bryt- ning av skiljeväggen och bearbetning av omslaget. Därefter kan det öppencelliga skummet impregneras genom avlägsnande av den återstående hållaren eller brytning av den kvarvarande av- delningen. Denna typ av omslag lämpar sig särskilt väl för undervattensanvändning.

Såsom torde vara uppenbart.för fackmannen på områ- det är många variationer i sättet och satsen enligt uppfin- ningen möjliga inom ramen för uppfinningen. Sättet kan exempel- vis användas för många andra substrat inklusive betong, även om limsammansättningen kan behöva varieras. Genomgående har i de beskrivna experimenten använts ett eftergivligt polyuretan- skum med en porositet på mellan 30 och 45 porer per 25,4 mm.

Undardetatt skummet bör vara eftergivligt, ha öppna celler och vara inaktivt i förhållande till limmet,är dess sammansättning och porositet inte kritisk. Särskilt kan poro- siteten väljas för att passa viskositeten och härdningshastig- heten för det lim som valts för ifrågavarande användning.

Såsom nämnts tidigare lämpar sig sättet enligt upp- finningen mycket väl för användning vid många tillämpningar som kräver tjocka plastlager eller stora beläggningsareor, tack vare lättheten med vilken den plastimpregnerade skumbära- ren kan påläggas. Vidare har den fördelen av minimal luftinne- slutning.

Vidare kan uppfinningen, även om den inte är be- gränsad till reparationsändamål eller för användning under el- ler i närvaro av vatten, med fördel användas exempel- vis för reparation eller förstärkning av existerande undervat- tensanläggningar, såsom offshore-plattformar eller som gene- rell bindningsmetod.

Typiska exempel på användning av uppfinningen vid offshore-reparationer beskrives i sökandens brittiska patent- skrifter 1 598 433, 1 598 434, 2 026 123 och 1 598 435.

Claims (6)

w xo ND GN Un Patentkrav

1. Sätt att åstadkomma en limförbindning till ett substrat med användning av ett härdplastlim, k ä n n e t e c k n a t av att limförbindningen âstadkommes i närvaro av vatten och att sättet omfattar stegen impregnering av ett eftergivligt synte- tiskt skumbärmaterial med öppencellig struktur med härdplastf limmet, anbringande avdet impregnerade bärmaterialet på substra- tet, och sammantryckning av det impregnerade bärmaterialet mot substratet så, att plastlimmet initiellt förorsakar att närva- rande vatten trängs undan, absorberas eller på annat sätt eli- mineras från substratet till vilket bindning skall åstadkommas, varefter plastlimmet immobiliseras inne-i bärmaterialets hålrum_ och härdas till bildning av en stark förbindning med substratet.

2. Sätt enligt krav 1, k å n n e t etc k n a t av att plastlimmet utgöres av en tvåkomponentblandning, varav den förs- ta komponenten innefattar en diglycidyleter av bisfenol 'A' och den andra delen innefattar antingen en cykloalifatisk polyamin eller en Ä,4'~diaminodifenylmetan.

3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t plastlimmet innefattar en epoxídfunktionell silan. Ä.

4. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k- n a t av att bärmaterialet är ett eftergivligt polyesterbaserat polyuretanskum med en porositet på mellan 30 och H5 porer per 25,Ä mm.

5. Sats för användning vid sättet enligt något av kraven 1 ~ M, k ä n n e t e c k n a d av att den omfattar ett härd~ av att plastlim och ett eftergivligt syntetiskt skumbärmaterial med en öppencellig struktur.

6. Sats enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d satsens beståndsdelar innehålles i separata fack i en plast- påse, varvid för användning skiljeväggarna mellan facken kan brytas eller på annat sätt avlägsnas så att komponenterna kan av att blandas.