Композитная система с однонаправленными волокнами для ремонта и армирования конструкций - заявка 2016141461 на патент на изобретение в РФ

1. Композитная система для армирования физических конструкций, содержащая:
- множество однонаправленных волокон, каждое из которых имеет продольную ось и длину, причем
волокна из множества однонаправленных волокон имеют примерно одинаковую длину и расположены так, что соответствующие продольные оси в целом параллельны друг к другу вдоль существенной части длины каждого из однонаправленных волокон,
множество однонаправленных соединены немеханически; и
- отверждаемый влагой уретановый смолистый материал, приклеивающий множество однонаправленных волокон друг к другу таким образом, что каждое волокно из множества однонаправленных волокон приклеено по меньшей мере к одному соседнему волокну из множества однонаправленных волокон вдоль существенной части длины одного соседнего волокна из множества однонаправленных волокон.
2. Композитная система по п. 1, в которой
однонаправленные волокна представляют собой углеродные волокна.
3. Композитная система по п. 2, в которой
углеродные волокна основаны на полиакрилонитриле, нефтяном пеке или их комбинации.
4. Композитная система по п. 2, в которой
модуль упругости углеродных волокон составляет примерно от 12 до 150 миллионов фунтов на кв. дюйм (82 кПа до 1 МПа).
5. Композитная система по п. 1, в которой
отверждаемый влагой уретановый смолистый материал содержит полиуретановый материал, содержащий алифатический изоцианатный форполимер, химически конфигурированный для активации и отверждения после удаления из в целом инертной окружающей среды и воздействия влаги.
6. Композитная система по п. 1, в которой
объемное отношение однонаправленных волокон к смолистому материалу составляет примерно от 40:60 до 80:20.
7. Композитная система по п. 1, в которой
количество однонаправленных волокон на единицу ширину, при измерении в целом перпендикулярно продольным осям смежных однонаправленных волокон, составляет примерно от 100 до 8500 волокон на дюйм (40 до 3350 волокон на см).
8. Композитная система по п. 1, в которой
множество однонаправленных волокон содержит комбинацию углеродных волокон и стекловолокна.
9. Композитная система по п. 1, в которой
после полного отверждения отверждаемого влагой уретанового смолистого материала композитная система отверждаемого влагой уретанового смолистого материала и множество однонаправленных волокон имеют прочность при растяжении вдоль продольных осей в диапазоне примерно от 30 до 600 тысяч фунтов на кв. дюйм (от 0,2 ГПа до 4,1 ГПа).
10. Композитная система по п. 1, в которой
после полного отверждения отверждаемого влагой уретанового смолистого материала композитная система, содержащая отверждаемый влагой уретановый смолистый материал и множество однонаправленных волокон, имеет значение твердости по Шору D в диапазоне примерно от 70 до 100.
11. Ремонтный комплект, содержащий композитную систему по п. 1, который дополнительно содержит влагонепроницаемую оболочку, выполненную с возможностью хранения композитной системы с отверждаемой влагой уретановой смолой в частично отвержденном состоянии.
12. Агрегат для армирования конструкции, содержащий композитную систему по п. 1, в котором
композитная система выполнена с возможностью нанесения на физическую конструкцию, причем
физическая конструкция представляет собой агрегат трубопровода, и
композитная система обернута вокруг агрегата трубопровода в виде одного или большего количества перекрываемых слоев.
13. Композитная система для армирования физических конструкций, содержащая:
- множество первых однонаправленных волокон, каждое из которых имеет первую продольную ось и первую длину, причем
волокна из множества первых однонаправленных волокон имеют примерно одинаковую длину и расположены так, что соответствующие первые продольные оси в целом параллельны друг к другу вдоль существенной части первой длины каждого первого однонаправленного волокна;
- множество вторых однонаправленных волокон, каждое из которых имеет вторую продольную ось и вторую длину, причем
волокна из множества вторых однонаправленных волокон имеют примерно одинаковую длину и расположены так, что соответствующие вторые продольные оси в целом параллельны друг к другу по существенной части второй длины каждого второго однонаправленного волокна, и вторая длина меньше, чем первая длина; и
- отверждаемый влагой уретановый смолистый материал, приклеивающий волокна из множества первых однонаправленных волокон друг к другу таким образом, что каждое волокно из множества первых однонаправленных волокон приклеено по меньшей мере к одному соседнему волокну из множества первых однонаправленных волокон вдоль существенной части первой длины соседних первых однонаправленных волокон, с образованием, тем самым, слоя первых однонаправленных волокон в целом из немеханически связанных первых однонаправленных волокон для определения первой плоскости, причем
отверждаемый влагой уретановый смолистый материал также приклеивает волокна из множества вторых однонаправленных волокон друг к другу таким образом, что каждое волокно из множества вторых однонаправленных волокон приклеено по меньшей мере к одному соседнему волокну из множества вторых однонаправленных волокон вдоль существенной части второй длины соседних вторых однонаправленных волокон, с образованием, тем самым, слоя вторых однонаправленных волокон в целом из немеханически связанных вторых однонаправленных волокон для определения второй плоскости,
причем волокна из множества вторых однонаправленных волокон ориентированы таким образом, что любая из вторых продольных осей во второй плоскости наклонена к любой из первых продольных осей в первой плоскости, а слой первых однонаправленных волокон и слой вторых однонаправленных волокон немеханически связаны.
14. Композитная система по п. 13, дополнительно содержащая удаляемую пленку, имеющую
ширину, превышающую полную ширину соседнего множества первых однонаправленных волокон, причем
ширина измерена в целом перпендикулярно продольным осям множества первых однонаправленных волокон, и длину, примерно равную длине волокон из множества первых однонаправленных волокон,
при этом отверждаемый влагой уретановый смолистый материал временно приклеивает множество первых однонаправленных волокон или множество вторых однонаправленных волокон к удаляемой пленке.
15. Композитная система по п. 13, в которой
отверждаемый влагой уретановый смолистый материал первоначально выполнен в частично отвержденном состоянии.
16. Композитная система по п. 13, в которой
отверждаемый влагой уретановый смолистый материал выполнен с возможностью приклеивания и/или прикрепления по меньшей мере одного слоя из множества слоев однонаправленных волокон к бетону, древесине, стали, титану, латуни, бронзе, меди, алюминию или к любым их комбинациям.
17. Композитная система по п. 13, в которой
множество первых однонаправленных волокон и/или вторых однонаправленных волокон содержит комбинацию углеродных волокон и стекловолокна.
18. Композитная система для армирования физических конструкций, содержащая:
- слой первых однонаправленных волокон, содержащий множество немеханически соединенных первых однонаправленных волокон, каждое из которых имеет первую продольную ось и первую длину, причем
волокна из множества первых однонаправленных волокон имеют примерно одинаковую длину и расположены так, что соответствующие первые продольные оси в целом параллельны друг к другу вдоль по существу всей первой длины каждого первого однонаправленного волокна,
множество первых однонаправленных волокон содержит электропроводящие и/или теплопроводящие материалы, волокна из множества первых однонаправленных волокон приклеены друг к другу посредством отверждаемого влагой уретанового смолистого материала таким образом, что каждое волокно из множества первых однонаправленных волокон приклеено по меньшей мере к одному соседнему волокну из множества первых однонаправленных волокон вдоль по существу всей первой длины соседнего первого однонаправленного волокна; и
- слой вторых изолирующих волокон, приклеенный к слою первых однонаправленных волокон посредством указанного смолистого материала и/или другого смолистого материала, причем
слой вторых изолирующих волокон отделяет электропроводящий и/или теплопроводящий материал, или материалы, в слое первых однонаправленных волокон от непосредственного контакта с электропроводящей и/или теплопроводящей физической конструкцией, армируемой композитной системой.
19. Композитная система по п. 18, в которой
множество первых однонаправленных волокон представляет собой неметаллические волокна, металлические волокна, углеродные волокна или любые их комбинации;
и/или в которой
слой вторых изолирующих волокон содержит стеклянные волокна, базальтовые волокна, арамидные волокна, параарамидные синтетические волокна или любые их комбинации.
20. Композитная система по п. 18, дополнительно содержащая третий слой, отделенный от слоя первых однонаправленных волокон слоем вторых изолирующих волокон, причем
третий слой контактирует со слоем вторых изолирующих волокон, третий слой содержит грунтовку, покрытие, гель, изолятор или любую их комбинацию, и
третий слой приспособлен для нанесения непосредственно на электропроводящую и/или теплопроводящую физическую конструкцию.
21. Комплект для образования композитной системы по п. 18, причем комплект содержит слой первых однонаправленных волокон, слой вторых изолирующих волокон, смолистый материал, или материалы, или любые их комбинации.
22. Ремонтный комплект для армирования физической конструкции, содержащий:
мешок, образующий влагонепроницаемую оболочку; и
множество однонаправленных волокон, размещенных внутри влагонепроницаемой оболочки, причем
каждое волокно из множества волокон предварительно пропитано и приклеено к соседнему волокну из множества волокон смолистым материалом, содержащим отверждаемый влагой форполимер, причем
смолистый материал находится в частично отвержденном состоянии внутри влагонепроницаемой оболочки, и смолистый материал после удаления из мешка выполнен с возможностью перехода в полностью отвержденное или затвердевшее состояние на физической конструкции после воздействия на него влаги.
23. Ремонтный комплект по п. 22, в котором
смолистый материал содержит полиуретановый материал.
24. Ремонтный комплект по п. 22, в котором
отверждаемый влагой форполимер представляет собой изоцианат-функционализированный форполимер.
25. Ремонтный комплект по п. 24, в котором
изоцианат-функционализированный форполимер представляет собой алифатический изоцианат-функционализированный полиуретановый форполимер или алифатический изоцианат-функционализированный полимочевинный-полиуретановый гибридный форполимер.
26. Ремонтный комплект по п. 22, в котором
объемное отношение волокон к смолистому материалу составляет примерно от 40:60 до 80:20.
27. Ремонтный комплект по п. 22, в котором
множество однонаправленных волокон содержит углеродные волокна.
28. Ремонтный комплект по п. 22, в котором
множество однонаправленных волокон и смолистый материал обеспечены в мешке как часть рулона.
29. Ремонтный комплект по п. 28, дополнительно содержащий удаляемую пленку, прикрепленную к множеству однонаправленных волокон посредством частично отвержденного смолистого материала для препятствования прикрепления соседних слоев волокон внутри рулона друг к другу.
30. Ремонтный комплект по п. 22, в котором
физическая конструкция представляет собой бетонную конструкцию или металлическую конструкцию.
31. Ремонтный комплект для армирования физической конструкции, содержащий:
- уплотненную упаковку, образующую влагонепроницаемую оболочку;
- слой первых однонаправленных волокон, содержащий множество первых волокон, размещенных внутри влагонепроницаемой оболочки;
- слой вторых волокон, содержащий множество вторых волокон, размещенных внутри влагонепроницаемой оболочки, причем
слой вторых волокон размещен поверх слоя первых волокон;
- смолистый материал, предварительно пропитывающий и приклеивающий множество первых волокон друг к другу таким образом, что каждое волокно из множества первых волокон приклеено по меньшей мере к одному соседнему волокну из множества первых волокон, причем
смолистый материал дополнительно предварительно пропитывает множество вторых волокон, и смолистый материал приклеивает слой первых однонаправленных волокон к слою вторых волокон, причем
смолистый материал содержит отверждаемый влагой форполимер, хранящийся в частично отвержденном состоянии внутри влагонепроницаемой оболочки, причем
отверждаемый влагой форполимер выполнен с возможностью полного отверждения после воздействия влаги на смолистый материал, когда первые и вторые волокна приклеены к физической конструкции после удаления из уплотненной упаковки.
32. Ремонтный комплект по п. 31, в котором
смолистый материал содержит полиуретановый материал.
33. Ремонтный комплект по п. 31, дополнительно содержащий удаляемую пленку, временно приклеенную к одному слою из слоя первых однонаправленных волокон или слоя вторых волокон при нахождении их в упаковке.
34. Ремонтный комплект по п. 31, в котором
смолистый материал выполнен с возможностью приклеивания слоя первых однонаправленных волокон и слоя вторых волокон к бетону, древесине, стали, титану, латуни, бронзе, меди, алюминию или к любой их комбинации.
35. Ремонтный комплект по п. 31, в котором
множество вторых волокон представляет собой однонаправленные волокна, и
смолистый материал приклеивает волокна из множества вторых волокон друг к другу таким образом, что каждое волокно из множества вторых волокон приклеено по меньшей мере к одному соседнему волокну из множества вторых волокон.
36. Ремонтный комплект по п. 31, в котором
отверждаемый влагой форполимер представляет собой изоцианат-функционализированный форполимер.
37. Ремонтный комплект по п. 36, в котором
изоцианат-функционализированный форполимер представляет собой алифатический изоцианат-функционализированный полиуретановый форполимер или алифатический изоцианат-функционализированный полимочевинный-полиуретановый гибридный форполимер.
38. Ремонтный комплект по п. 31, в котором
слой первых однонаправленных волокон и слой вторых волокон содержат углеродные волокна.
39. Ремонтный комплект для армирования физической конструкции, содержащий:
мешок, образующий влагонепроницаемую оболочку; и
множество волокон, размещенных внутри влагонепроницаемой оболочки, причем
множество волокон предварительно пропитано смолистым материалом, содержащим отверждаемый влагой полиуретан, смолистый материал находится в частично отвержденном состоянии внутри влагонепроницаемой оболочки, причем
смолистый материал, после удаления из мешка, выполнен с возможностью перехода в полностью отвержденный и затвердевший полиуретеновый материал после воздействия на него влаги при его приклеивании к физической конструкции.
40. Ремонтный комплект по п. 39, в котором
множество волокон представляет собой однонаправленные волокна, причем
каждое из однонаправленных волокон приклеено к соседнему однонаправленному волокну смолистым материалом.
41. Ремонтный комплект по п. 39, дополнительно содержащий удаляемую пленку, прикрепленную к множеству волокон посредством частично отвержденного смолистого материала для препятствования прикрепления соседних слоев волокон внутри рулона друг к другу.
42. Способ выполнения упаковки ремонтного комплекта, используемого для армирования физических конструкций, включающий:
перемещение множества волокон через смолистый материал для образования отверждаемого влагой полимера;
обеспечение возможности лишь частичного отверждения смолистого материала таким образом, что происходит склеивание вместе множества волокон с образованием гибкого слоя волокон;
размещение слоя волокон внутри оболочки упаковки ремонтного комплекта, который выполнен по существу не содержащим влаги; и
уплотнение оболочки при сохранении смолистого материала в частично отвержденном состоянии и в по существу не содержащей влаги среде.
43. Способ по п. 42, дополнительно включающий
наматывание слоя волокон вокруг катушки до размещения слоя волокон внутри оболочки.
44. Способ армирования физической конструкции, включающий:
- удаление слоя волокон из по существу влагонепроницаемой упаковки, причем
слой волокон содержит множество волокон, склеенных вместе смолистым материалом, находящимся в частично отвержденном состоянии в момент удаления из влагонепроницаемой упаковки, причем
смолистый материал представляет собой полиуретан;
- нанесение слоя волокон на поверхность физической конструкции таким образом, что слой волокон приклеен к поверхности вследствие частично отвержденного состояния смолистого материала; и
- добавление влаги к слою волокон для перехода смолистого материала в полностью отвержденное состояние и для затвердения слоя волокон на поверхности физической конструкции.
45. Способ по п. 44, в котором
смолистый материал представляет собой алифатический изоцианат-функционализированный полиуретановый форполимер в частично отвержденном состоянии.
46. Способ по п. 44, в котором
множество волокон представляет собой однонаправленные волокна.
Наверх