專利名稱：管道和管路用襯里的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及管道或管路用的管狀襯里，該襯里是一類已知的“軟襯”或“就地固化”襯，它們使用經(jīng)可固化樹脂浸漬的吸收性樹脂材料，而樹脂已經(jīng)處理以便可被固化而在管道和管路(一般為地下污水管)表面上產(chǎn)生管子，由此有效地形成管中管。
本發(fā)明涉及的襯里是一種吸收樹脂性的管狀結(jié)構(gòu)(此處稱為“襯管或管”)，它被用來襯里地下管道和管路諸如下水道。在已在全世界廣泛實施的這樣應(yīng)用中，當(dāng)樹脂未被固化時浸漬過的襯管(通過氣體例如空氣、蒸氣和/或液體例如水)朝向管道或管路表面被吹脹，而當(dāng)襯管處于這樣的位置時將樹脂固化，由此使固化樹脂與嵌于其中的吸收性管狀結(jié)構(gòu)形成自支承的剛性管，它可與或不與管道或管路壁相粘合。此操作的目的是為了修復(fù)和/或修理管道和管路。提供自支承剛性管的特別好處在于無須如在某些管系情況中那樣被粘合到現(xiàn)有管道上；但是必須指出的是，本發(fā)明可被應(yīng)用于浸漬管已的確被粘合到現(xiàn)有的管道或管路的場合，諸如其中的襯管是具有當(dāng)小厚度例如5mm或以下和樹脂起到類似粘合劑作用而不是起浸漬劑作用的管系。
還有，當(dāng)樹脂處于未固化狀態(tài)時襯管可以不是嚴(yán)格意義上的管，就此而言，襯管可以是折成管形的薄片以致它的邊緣相互搭接并且僅僅當(dāng)被就地進(jìn)行固化時，這些邊緣熔融或而相對地連在一起。事實上，這種方案所提供的好處在于當(dāng)管被吹脹時搭接邊緣能相對地滑動，以致管能與管路表面達(dá)到最好的配合。
使用就地固化的浸漬襯管襯里地下管道和管路的方法之例子被包括在許多專利說明書中，例如，在英國專利第1340068號(它是該技術(shù)的原專利)，和英國專利第1449445號中。
所有或絕大多數(shù)的使用就地固化襯管襯里地下管道或管路的方法均簡單地使用熱固化樹脂(例如聚酯)和固化樹脂用的熱，施加的熱引起樹脂中的催化劑/或助催化劑(促進(jìn)劑)釋放游離基并開始交聯(lián)樹脂分子和形成結(jié)晶；固化反應(yīng)是放熱性的并從中產(chǎn)生熱而促進(jìn)固化過程。
此方案的一個缺點在于，如果不對浸漬襯管加熱的話，在環(huán)境條件下樹脂約幾天后才能完全固化；如果在襯管被合適地置于管道或管路表面之前進(jìn)行固化的話，當(dāng)然襯管將完全失效并且必定被廢棄。這意味在執(zhí)行合同時會造成巨大的損失，如果不是全部喪失經(jīng)濟利益的話。襯管應(yīng)在它部分被置于管道或管路中時進(jìn)行固化，那么對承包商來說財務(wù)上的問題是災(zāi)難性的。為了避免樹脂固化太快的問題，即，在襯管被置于適當(dāng)位置之前，承包商已求助于各手段，特別是將浸漬好的管冷藏保存到直至其在工地被用之前。這意味管必須在冷藏車中被送到工地。
此做法的結(jié)果是限制了承包商可以混合樹脂和浸漬襯管的時間。
然而，令人啼笑皆非的是，一旦管被置于應(yīng)處位置后希望樹脂應(yīng)盡可能快地固化，如果樹脂固化越快，承包商就能夠結(jié)束工程馬上并離開工地。應(yīng)該指出的是，為承包商提供的完工時間經(jīng)常是非常短的，有的工程通常在夜間進(jìn)行。因此最重要的是在最短的時間內(nèi)完成工作，特別是在工程涉及到污水管系停用(大多數(shù)情況都如此)或阻塞或防礙交通的場合。
因此為了履行合同，承包商必須在一方面具有工廠或車間以便浸漬管子，冷藏浸漬的車輛和配有加熱裝置的車輛，以及將管放置到合適位置用的必須裝置，加熱裝置在管被放置在適當(dāng)位置時用來加熱吹脹管用的流體以便進(jìn)行樹脂固化。
還存在一些涉及樹脂的進(jìn)退兩難問題。一方面希望樹脂具有盡可能長的貯存期限使承包商有充分時間在樹脂固化前將管放在管道或管路中。另一方面，當(dāng)管被放置好時應(yīng)盡可能快地進(jìn)行固化。不幸的是此兩難問題迄今已證明是不能解決的，比如添加劑諸如樹脂阻滯劑能增加樹脂的貯存期限，但它同時也延長了加樹脂的固化時間。
因此，當(dāng)承包商必須履行合同時，他必須有制造好的襯管，并且，只能在將管插入前用樹脂浸漬管，然后盡可能快地送到工地(可能距離遙遠(yuǎn))，并盡可能快地插入襯管并使其固化。一旦樹脂與其催化劑相混合供浸漬襯管用，開始倒數(shù)計時，承包商就得趕時間了。
工業(yè)界早已意識到這一問題并作出一些努力例如通過配制專用樹脂來解決它，這些樹脂是“靜止的”(quiescent)或“潛伏性的”(latent)，并且在被某些外部能源激活之前的長時間內(nèi)不會固化，這種能被光輻照固化樹脂的例子已被公開在歐洲專利申請第0007086號中，而使用光輻照就地固化用浸漬襯管襯里的方法被公開在美國專利第4581247號和第4680066號中。
然而，光輻照固化樹脂中包含能被陽光激話的催化劑，因此，浸漬襯管在貯存與運輸期間必須被置于不透光的包裝物以避免過早固化。
光輻照固化樹脂確具有可控固化的優(yōu)點，并且在理論上具有年限長的貯存期。但是，當(dāng)就地固化浸漬管時出現(xiàn)許多問題。例如，必須有專門的紫外光源來固化樹脂；并且當(dāng)吹脹介質(zhì)是水時(這是經(jīng)常遇到的情況)，水可能是臟的而無法進(jìn)行固化。當(dāng)管道或管路中的流動介質(zhì)是不透光的，例如是污水時，必須將其引走，光固化裝置的使用在這點上與加熱法有相同的缺點。由于這些理由，就地光固化浸漬襯管實際上迄今是不成功的并且不能取代傳統(tǒng)的加熱法。
本發(fā)明，是其中我為共同發(fā)明人的國際專利申請No.PCT/GB93/00107的主題，試圖提供用于生產(chǎn)剛性體的潛伏性固化樹脂體系，其中樹脂能方便和快速地固化，但保留無限長的貯存期(例如一年或更長時間)，使它適用于就地固化的管道和管路的襯裝置。
根據(jù)本發(fā)明所說的國際申請的主題，其最一般方面是樹脂包括或與惰性物質(zhì)相毗鄰，該惰性物質(zhì)不受周圍條件諸如周圍的熱與光的影響，但是這樣的物質(zhì)對所施加的輻射敏感到使樹脂引起固化或開始固化的程度。
所說的物質(zhì)可采取各種各樣的形式，并且這些形式可被單獨或結(jié)合在一起使用。
在一特別的實施例中，該物質(zhì)包括其中含有樹脂催化劑或助催化劑(促進(jìn)劑)或二者的微囊包封殼，該微囊包封殼易受超聲輻射影響以致使殼裂開而釋放出催化劑/助催化劑，并由此導(dǎo)致開始固化。
就使用能含有催化劑/促進(jìn)劑的裝置而言現(xiàn)已遇到各種困難。首先是生產(chǎn)微膠囊很難；其次是難于生產(chǎn)足夠小尺寸的以致能令人滿意地被分散在襯里的整個的吸收性材料中的微膠囊；第三是不能總是很容易地開裂微膠囊而釋放樹脂，并且如果開裂不均勻的話，固化可能也不均勻，而均勻固化是非常想望的。
所說的國際申請還介紹了在樹脂中使用可各別加熱的顆粒(鐵粒子)，但是就此構(gòu)想而言，困難在于它要求在可能充滿水的管內(nèi)使用高頻電感應(yīng)源，而與此相關(guān)的問題迄今未獲解決。
本發(fā)明的目的是提供用潛伏性樹脂體系浸漬的襯管，該潛伏性樹脂體系能被選擇地激活，以進(jìn)行比已知建議的樹脂體系更可預(yù)測和更快的固化。
根據(jù)本發(fā)明提供一種包括用樹脂體系浸漬的吸收性層，該樹脂體系包含樹脂母料和催化劑/或促進(jìn)劑，其特征在于催化劑和/或促進(jìn)劑是被吸附在分布于整個樹脂母料中的微孔顆粒的微孔中。
由于具有被吸附在顆粒微孔中的催化劑和/或促進(jìn)劑，因此與被含在微膠囊殼中的情況相反，所得到的重大好處包括與所代替的微殼情況相比催化劑/或促進(jìn)劑能被更快地釋放到樹脂母料中。例如，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)施加熱打開微孔顆粒的微孔并快速地將所含的物質(zhì)釋放出而引起樹脂母料快速和均勻地固化，在應(yīng)用于襯里地下污水管的場合這是很重要的。
還可以通過施以超聲能來實現(xiàn)被含物質(zhì)的釋放，超聲能通過機械作用和在樹脂母料中產(chǎn)生的熱能實現(xiàn)打開所說的微孔，并且超聲能易于穿透液體特別是水而且在地下管內(nèi)使用這樣的能量是沒有困難的。
還有，在樹脂母料中可包含增強固化材料的顆粒，此增強固化材料易受交變磁場的電磁變化影響并由于渦流和磁滯損耗而加熱。由這樣顆粒產(chǎn)生的熱能用于打開吸收性材料的微孔。
本發(fā)明中使用的微孔顆粒具有符合以下事實的最大尺寸，即，它們必須被分散在整個的吸收性樹脂材料例如織物、一般為針刺氈中，并且在這種結(jié)合中顆粒尺寸不可能超過100μ。它們更可能處于最大范圍為15μ至20μ，而最佳范圍為7μ至15μ。應(yīng)該懂得，在顆粒眾多的情況下，由于有粒徑分布，某些顆粒的尺寸會高于此范圍，而其他顆粒的尺寸會低于此范圍。
微孔顆?？砂惩令w粒并可將粘土顆粒分成二組，其中一組含有被吸附于其中的催化劑，而另一組含有被吸附在其中的促進(jìn)劑。當(dāng)樹脂母料是聚酯樹脂時，催化劑優(yōu)選為過氧化二苯甲酰，而促進(jìn)劑為胺。在這樣情況下，所說的一組粘土最好與另一組粘土是不相同的。
由微片晶構(gòu)成的粘土顆粒具有處于微片晶之間的微孔，催化劑和/或促進(jìn)劑被吸附在微孔中。在進(jìn)行試驗中已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用由In Porte根據(jù)FULMONT XMP4說明書所提供的額定粒徑為20μ的粘土顆粒時，粘土顆粒吸附催化劑過氧化二苯甲酰的量高過60％，以包括過氧二苯甲酰的最終顆粒重量計。當(dāng)使用由In Porte根據(jù)牌號為CP639所提供的額定粒徑為15μ的粘土顆粒時，粘土顆粒吸附胺促進(jìn)劑二乙基苯胺的量為30％，以最終顆粒的重量計。
在由Scott Bader提供的Crystic397聚酯的樹脂母料中使用這些“充填”微粒，并如此文中更詳細(xì)介紹的方式對其施以超聲能，即可達(dá)到有效的樹脂固化。
通過使用超聲能將催化劑和助催化劑吸附到粘土中。據(jù)認(rèn)為這種能量迫使催化劑和促進(jìn)劑分子進(jìn)入到顆粒的微孔中，為了實現(xiàn)此目的，催化劑和促進(jìn)劑應(yīng)具有分子尺寸(以分子量表示)以便能夠發(fā)生此過程。過氧化二苯甲酰和二乙基苯胺中每一種的分子量約為100μ，由于分子量已充分地小以致其分子能被驅(qū)入到顆粒的孔中。
將催化劑和/或促進(jìn)劑驅(qū)入到微孔顆粒的微孔中的原理是本發(fā)明的一個重要的附加特征，并且是一項獨立的發(fā)明。
另一方面聚酯樹脂母料的分子量為10000，因此當(dāng)樹脂母料與微孔顆粒的混合物隨后受到超聲能作用時，樹脂分子不會進(jìn)入到微孔，但樹脂分子會沖擊微孔顆粒，使其釋放出吸收的催化劑和/或促進(jìn)劑而形成快速和均勻的固化。
應(yīng)該提及的是，粘土的顆粒是通過靜電作用吸附在一起而形成顆粒的，而上述的沖擊作用還產(chǎn)生熱。熱具有熱電效應(yīng)而破壞片晶之間的靜電吸引以致使孔張開，并由此增大釋放催化劑和/或促進(jìn)劑效果以致發(fā)生均勻和快速的固化。
代替施加超聲能釋放催化劑和/或促進(jìn)劑，可以通過其他裝置施加熱來達(dá)到相同的目的。例如，可以以慣用方式使用熱水、熱氣或蒸氣來施加熱。
另外的方法涉及在樹脂與微孔顆粒中包含另外的顆粒，這些顆粒能通過施以輻射而被加熱，例如鐵磁質(zhì)顆粒、特別是具有居里溫度的鐵素體顆粒。當(dāng)這樣的顆粒通過這樣的輻射而被加熱時，在另外顆粒中的熱提供如上面所述相同的功效，以釋放催化劑和/或促進(jìn)劑以及快速與均勻地固化樹脂母料。
在一改進(jìn)方案中，所說的另外顆?？梢孕纬刹荒芡高^的顆粒，如果它們具有有吸附催化劑和/或促進(jìn)劑的孔狀結(jié)構(gòu)的話。在這樣情況中，顆粒的感應(yīng)熱應(yīng)更進(jìn)一步釋放催化劑和/或促進(jìn)劑，并更快速地固化樹脂母料。
當(dāng)樹脂和微孔顆粒受到能量的作用而釋放催化劑和促進(jìn)劑時，為了增大催化劑和促進(jìn)劑的釋放，樹脂可以包含六偏磷酸鹽，其作用是以加快的速率釋放催化劑和促進(jìn)劑。
當(dāng)使用超聲發(fā)生器釋放催化劑/或促進(jìn)劑時，可以使用在國際專利申請PCT/GB93/00107或美國專利5200666中所介紹的超聲發(fā)生器。
如此處所述，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)使用超聲能可實現(xiàn)各種材料被浸漬到其他材料中，并像以上所說的那樣被施加到地下管道或管路的襯里，可引起固化劑被吸附到微孔顆粒的孔中以及還可使顆粒本身被吸附在吸收性襯料。
困此根據(jù)本發(fā)明，在另一方面，當(dāng)二種材料非常接近時通過向它們施加聲能可使第一種材料浸漬第二種材料。
在一實施例中，將液體形式的樹脂固化劑與微孔顆?；旌喜⑾蛩鼈兪┘勇暷埽Y(jié)果發(fā)現(xiàn)固化劑已被吸附到顆粒中。被顆粒吸附的催化劑量取決于所施加的聲能的強度和時間，但是使用過氧化二苯甲酰作為催化劑和平均粒徑為5μ的膨潤土?xí)r可得到很好的結(jié)果。
現(xiàn)還發(fā)現(xiàn)，通過施加聲能可使顆粒，例如上面提到的帶有或不帶有被吸附在其中的過氧化二苯甲酰的微粒浸漬織物片，例如用來形成地下管襯的吸收性材料的氈片。這樣，如果使顆粒在液體中形成懸浮液，并將氈片浸漬在懸浮液中，在其中插入超聲探頭并使其發(fā)射，就能觀察到顆粒移動到氈的纖維之間，由此而浸漬氈片，這在襯里管道和管路的領(lǐng)域是具有重大好處的，也是我們特別感興趣的。
為了說明本發(fā)明的各個方面，現(xiàn)請參考實施例與附圖，其中

圖1為此處所說的試驗中使用的微孔粘土的放大照相；圖2為受到此處所說的超聲作用后與圖1相同倍率的圖1顆粒的照片；圖3為更大倍率的圖2顆粒的照片；圖3A為典型的微孔粘土顆粒的放大圖；圖3B為當(dāng)含有樹脂固化劑(催化劑或促進(jìn)劑)時圖3A顆粒圖；圖3C為釋放其固化劑時圖3A顆粒圖；圖4為顯示在不同條件下從顆粒釋放固化劑的曲線圖；圖5為顯示在不同條件下和當(dāng)樹脂是改性樹脂時釋放固化劑的曲線圖；圖6為縱剖圖顯示正在進(jìn)行中的襯里作業(yè)，此作業(yè)是為了將本發(fā)明的柔性襯管施加到地下管道；圖7為適用于圖1方法的襯管的縱剖圖；圖8為說明如何在管道或管路中使襯管外翻到適當(dāng)位置。
在一種實施方案中本發(fā)明主要是利用聲能、超聲或音頻能來實現(xiàn)浸漬的。在具體的實施例中，在襯里管道和管路的作業(yè)區(qū)中，以可固化合成樹脂浸漬過的襯管在被引發(fā)固化的各步驟之前仍保持未固化狀態(tài)。特別是在此處所述的例子中，微孔顆粒被嵌入在襯里材料中。這些顆粒在其中吸收了樹脂用固化劑，這樣，當(dāng)襯里隨后受到聲能特別是超聲能作用時，被吸附在顆粒中的固化劑被釋放到周圍的樹脂母料中，引發(fā)至少部分的樹脂的固化。特別是由顆粒釋放出的材料足以進(jìn)行樹脂的完全固化。
還有，就具體涉及地下管道和管路的襯里而言，用于襯里的合適的吸收性材料是包含聚酯或類似纖維的針刺氈。當(dāng)然可以使用其他材料。如所說的英國專利第1449445中所公開的那樣，氈是用樹脂浸透的，并且在本發(fā)明的實施例中樹脂還含有微孔顆粒，這樣，這些顆粒就可被分布在整個襯里中的。顆?？捎枚N方法中的任何一種方法被引入到襯中。顆粒既可以在樹脂母料加入之前浸漬到氈中，也可以先與樹脂母料混合，然后用母料和顆粒的混合物浸漬氈。在第一種情況下，用顆粒浸漬氈被稱為“干”浸漬法(盡管使用液體)，而在另一種情況下，其中使用與顆粒混合的樹脂，這被稱為“濕”浸漬法。
為了進(jìn)行干或濕浸漬法，必須將樹脂固化劑導(dǎo)入到微孔顆粒中。尤其是，在已進(jìn)行過的各試驗中使用粘土材料(如前文中所規(guī)定)的微孔顆粒和用來被吸附到這些顆粒中的固化劑過氧化二苯甲酰，并且根據(jù)本發(fā)明使用超聲能來實現(xiàn)過氧化二苯甲酰在粘土顆粒中的吸附。由于顆粒必須履行的任務(wù)是攜帶固化樹脂用的固化劑，該樹脂可浸漬用于襯里管道或管路的氈管襯里材料，因此希望顆粒應(yīng)具非常小的尺寸，以便它們能進(jìn)入到氈纖維之間的空間和在濕或干法中均能分散在整個的氈中。因此，就此而言，該顆粒最好具有5-15微米的尺寸。較大尺寸的顆粒雖然也能使用，但這意味必須使用較粗的氈作為襯里材料。當(dāng)使用促進(jìn)劑和催化劑時，可以將催化劑吸附在第一組顆粒中，而將促進(jìn)劑吸附在第二組顆粒中。
因此在制備過程的第一階段中，當(dāng)某些混合物受到超聲能時，應(yīng)采取步驟來確定過氧化二苯甲酰是否已被吸附到粘土顆粒中。圖1、2和3是通過掃描電子顯微鏡(SEM)拍攝到的照片。
圖1顯示在受到超聲能之前的粘土材料。此照片顯示的顆粒已被放大到幾百倍。
圖2顯示受到達(dá)到后文中所說程度的超聲能之后的圖1顆粒，并可看出顆粒的特性實際上已變化。
從圖3中能更清楚地看出這種變化，圖3是更高放大倍率的照片。在圖3中看出顆粒是有點片狀的，并能辨別出在顆粒中出現(xiàn)一些裂口和微孔。正如所解釋那樣固化劑進(jìn)入到這些裂口與微孔。
對粘土的聲能作用可減小粒徑并因此也具有增加顆粒表面積的效果。
為了進(jìn)行試驗，如圖1中所示的粘土顆粒與粉末狀的過氧化二苯甲酰相混合，而甲苯作為過氧化二苯甲酰的溶劑。
然后通過插入以功率60瓦和頻率20千赫來運作的超聲探頭使此混合物受到超聲能。試樣包括10g過氧化二苯甲酰、30g粘土和150ml甲苯。
在第一次試驗中，試樣被保持在25℃的溫度下，而在第二次試驗中將溫度提高到60℃，施以相同的超聲功率。為了施加能量，超聲探頭被浸沒在此混合物中。
為了提供有意義的結(jié)果，還進(jìn)行比較試驗和稱量試驗。比較試驗包括簡單地機械混合各種成分，以便通過在吸附前后稱置顆粒與液相來弄請是否有過氧化二苯甲酰的吸收。
首先，對制成的材料進(jìn)行一組定性試驗。第一次試驗是為了弄清過氧化二苯甲酰是否已被吸附到粘土顆粒中，并且如果已被吸附的話其量究竟是多少。為了進(jìn)行這種定性試驗，將5％溶液形式的碘化鉀與淀粉的3％標(biāo)準(zhǔn)溶液相混合，并且在從過氧化二苯甲酰與甲苯的殘余物過濾出粘土顆粒后，將此混合物加到粘土顆粒。如果過氧化二苯甲酰被吸附并存在的話，它與碘化鉀相混合而將其轉(zhuǎn)變成碘，這可由從無色到紅色的變化來指示。受到聲波處理的試樣顯示這種變化，并且在約1分鐘的短時期內(nèi)相當(dāng)快地發(fā)生這種變化。另一方面，從比較試樣得到的顆粒僅在約24小時的相當(dāng)長時間內(nèi)變化成淺紅色，這表示只有不多的過氧化二苯甲酰已被吸附。
其次，使用UV分光計進(jìn)行定性試驗。
將從定性試驗中已知含有被吸附在其中的過氧化二苯甲酰的粘土顆粒與作為載體的苯乙烯或甲苯以5g粘土顆粒對200ml載體之比例相混合，并且當(dāng)進(jìn)行各等分試樣的比較試驗時使用比爾朗伯曲線圖(BeerLambert Plots)，該圖提供吸附與濃度指示。圖4顯示在各等分試樣分別受到不同程度的聲處理后所得到的比爾朗伯曲線圖，如曲線A1和A2以及供比較用的代表未經(jīng)聲處理的曲線A3。
曲線A3顯示，如果等分試樣未經(jīng)聲處理的話，至少在24小時的試驗期間未發(fā)生過氧化二苯甲酰的吸附。
就曲線A1而言，此等分試樣在通過水循環(huán)而保持在25℃時受到20千赫茲和40分鐘的聲處理。曲線A1顯示出顯著的過氧化二苯甲酰吸附，但是如果參看曲線A2的話，此時未加以冷卻，顯示出即使在聲處理時間僅為3分鐘的相當(dāng)短的時間卻出現(xiàn)大量過氧化二苯甲酰的吸附。由于能量吸收溫度被提高到60℃。因此這些結(jié)果表明，聲處理可被用來引起固化劑過氧化二苯甲酰的吸附，并且同樣地，當(dāng)顆粒與樹脂相混合時，聲處理也能引起固化劑選擇性地從顆粒中被解吸。顯然可利用此點來控制樹脂母料的固化時間。當(dāng)受到聲處理時，控制過氧化二苯甲酰的吸附或解吸是通過選擇含過氧化二苯甲酰的介質(zhì)或溶劑來進(jìn)行的。在吸附與解吸過氧化二苯甲酰期間，粘土顆粒的孔徑與懸浮過氧化二苯甲酰用的材料的分子大小之間的關(guān)系如上文中所述。
現(xiàn)參看圖3A、3B和3C，這些圖已包括指明有關(guān)的微孔顆粒起作用方式的過程之順序。
圖3為微孔粘土顆粒的大倍率的剖面圖，能看出微孔粘土顆粒包含大量的片晶P，這些片晶是由靜電吸引而被保持在一起的。片晶之間是接受既可以是催化劑也可以是促進(jìn)劑的樹脂固化劑的微孔或腔C。為了討論起見，假設(shè)固化劑是樹脂催化劑并且特別是過氧化二苯甲酰。
為了使圖3A的微孔顆粒在腔C中接受催化劑，將顆粒和所有別的物質(zhì)一起與包含過氧化二苯甲酰和甲苯以及其他下文中所給出的另外顆粒的溶液相混合。對所得的混合物進(jìn)行超聲能處理，這具有引起過氧化二苯甲酰進(jìn)入到如圖3B中以斜影線所示的腔C中的效果。通過超聲能過氧化二苯甲酰被迫進(jìn)到腔C中，顆?？赡馨l(fā)生輕度的膨脹。圖3A和3B顯示顆粒的大小為7～15微米。在此條件下的顆粒，即當(dāng)它用固化劑“充填”時，能夠并且會在長時期內(nèi)仍然是相當(dāng)穩(wěn)定的。即使此種顆粒被浸沒在樹脂母料例如用過氧化化二苯甲酰作為固化劑的聚酯母料時也是這樣的。腔是如此之小以致固化劑由其中流出到周圍母料的程度不能引起過早固化。因此包含母料和這些充填顆粒的樹脂混合物可被使用者在選定的任何時間用于浸漬襯管。因此被浸漬過的襯管能被方便地貯存以供需要時使用。這就是說，如果過氧化二苯甲酰能被從顆粒的腔C釋放的話就能夠引發(fā)固化。從本說明書中可知隨后要做的工作，并且當(dāng)襯管已被置在待襯里的管道表面上的合適位置上時并使其受到能量的作用時，選擇能量以便引起顆粒如圖3C所示那樣地膨脹或開裂，由此使片晶P之間的靜電吸力解除或減少，使顆粒張開釋放出如圖3C斜影線中所示的過氧化二苯甲酰。最好，所使用的能量是超聲能，但是現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，直接熱也能達(dá)到同樣效果。當(dāng)然，在使用超聲能時，熱被產(chǎn)生在樹脂母料中。結(jié)果是被釋放的催化劑引起周圍樹脂母料固化，并且當(dāng)這些顆粒是被分布在整個樹脂中時，就能使樹脂達(dá)到快速和均勻的固化，由此符合安裝者對充分潛伏性樹脂體系的要求。
當(dāng)將這種技術(shù)上的新成果應(yīng)用到襯里管道和管路中時，可以看出本發(fā)明提供一種制備含固化劑的顆粒的方法，并且還證實當(dāng)這些顆粒受到聲處理時過氧化二苯甲?？杀唤馕M(jìn)入到周圍的母料中，由此使安裝者現(xiàn)在可通過使用超聲或其他能量來控制固化劑的釋放，這樣，襯里管子的工作可在需要時和精確控制下進(jìn)行。此原理當(dāng)然能被應(yīng)用于任何涉及到固化合成樹脂的體系，例如生產(chǎn)制品或提供空腔填充的方法，等等。
已被提議的另外實施方案是通過摻入聲中和劑(sonic neutralizer)材料來進(jìn)一步增大解吸過氧化二苯甲酰作用。一種已被使用于試驗中的這樣的聲中和劑材料是六偏磷酸鈉(SMP)，它如圖5中所示，在當(dāng)顆粒受到聲處理時，六偏磷酸鈉具有以驚人快的速率引起過氧化二苯甲酰解吸的作用。其中某些試驗的結(jié)果被圖示于圖5中，將0.1g的SMP與其中已如先前所述的那樣吸附有過氧二化苯甲酰的粘土顆粒相混合，而這些混合物本身再與200ml苯乙烯混合。第一份試樣被輕度振蕩；第二份試樣受到機械攪拌，第三份試樣受到強烈攪拌，第四份試樣受到20千赫10秒鐘的聲處理。這些結(jié)果在圖5中以曲線B1、B2、B3和B4表示，這些曲線是當(dāng)通過提供比爾朗伯圖的UV分光計分析時說明過氧化二苯甲酰解吸情況的曲線。
從分析曲線B1～B4可以看出，被輕度振蕩的第一種試樣，沒有出現(xiàn)過氧化二苯甲酰的解吸。由曲線B2表示的60分鐘的機械攪拌僅出現(xiàn)小量的過氧化二苯甲酰的解吸；在激烈攪拌30分鐘的第三種試樣的情況時并沒有更多的過氧化二苯甲酰解吸的出現(xiàn)。
然而，在經(jīng)受20千赫的10秒鐘聲處理的第四種試樣時，從粘土中解吸的過氧化二苯甲酰是驚人的。
這些結(jié)果表明，就添加聲中和劑而言，我們相信它具有破裂粘土顆粒的效果，解吸變得非常充分并且確實是這樣的充分以致在沒有任何的助催化劑或促進(jìn)劑的情況下就能使用樹脂母料。在用過氧化二苯甲酰固化聚酯母料樹脂時，通常使用促進(jìn)劑以幫助固化，但是如果在聲處理下過氧化二苯甲酰從粘土顆粒中的解吸如像曲線B4所指出的那樣充分的話，那么這樣的促進(jìn)劑就可以完全省略掉。
就在本文所說的在管線裝置用氈襯管中施加顆粒的情況而言，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)如果顆粒被懸浮在合適的溶液中并且襯管被浸沒在其中，以及受到如上述指出的聲能的話，那么顆粒實際上遷移到氈中并將其浸透。隨后能夠取出氈并將其干燥以除去液體，這樣人們可得到具有分布在其中的顆粒的干態(tài)氈。這又為管道安裝者提供很大的好處，因為氈能夠含有催化劑并在合適時候隨時接受含助催化劑的顆粒的樹脂母料。這可能提供重大的好處，因為顆粒將受到較小的機械應(yīng)力和剪切力，如當(dāng)為了濕襯里作業(yè)而將顆料與樹脂母料相混合時會發(fā)生這些力。
因此本發(fā)明提供通過聲能而將顆粒分布于其中的吸收性樹脂材料。
現(xiàn)參看圖6，污水管10形式的地下管正在用來自柔性管供應(yīng)裝置14的柔性管襯里。該管通過泵裝置14被送入并外翻到污水管10中，裝置14具有如在國際專利申請PCT/GB91/01603和美國專利第5154936號中所提出的設(shè)計結(jié)構(gòu)和功能。此裝置14如圖6中所示起到泵送和外翻管12的作用。管的前端16可被緊系在裝置15的出口。
圖6的右部顯示管12完全就位，并可看出它具有封閉的拖曳端18。所說的端18可用縮進(jìn)的繩、纜等系住以防止繩18在外翻壓力下斷裂。
現(xiàn)參照圖6至8對使用微孔顆粒與管的襯里操作的具體應(yīng)用進(jìn)行介紹。
現(xiàn)方便地參看圖7，圖7更詳細(xì)地顯示襯管12?？煽闯鲆r管12包括由一層或多層的吸收性材料諸如纖維狀氈或織造織物或這些材料的復(fù)合物或其他適用的吸收性材料所組成的核芯部分，而圍繞層20是不滲透層22，不滲透層22在層20是聚酯氈時為被粘合到氈20的外層的聚氨酯薄膜。
氈20實際上是用可固化的合成樹脂浸漬的，并且還在樹脂中含有如此處所述的包含樹脂固化劑的微孔材料顆粒，所說的顆粒由符號24指示并且為了清晰起見以大比例表示。這些顆粒是如此之小例如為5～15微米并且被分布在整個的樹脂母料中。
在圖7的結(jié)構(gòu)中，管12以其制得時的狀況即在施加到污水管表面之前的情況被顯示，當(dāng)然當(dāng)管12被如在圖6中所示那樣地被外翻時，外皮或膜22最終將處在所施加管的內(nèi)側(cè)面。這將更詳細(xì)地被示于圖8中，圖8顯示在外翻過程中的管12。一部分12A已被外翻，用樹脂浸透的氈表面已向外翻而膜22成為內(nèi)側(cè)面，部分12B是向內(nèi)移動部分，在外翻過程中向內(nèi)移動部分按箭頭26方向移動。
直至襯里受到能量(在本例中為聲能)引起固化劑如上文中所說的解吸之前樹脂仍未固化。聲能可通過位于一處或多處的超聲發(fā)生器，例如在泵裝置15前的30處和在襯管內(nèi)移部分12B中的32處的超聲發(fā)生器來施加，或者聲能也可以由在襯管已被外翻到污水管10表面后的34處的超聲發(fā)生器來施加到襯管。作為管道中的超聲發(fā)生器的取代物，可以在襯管已被施加到管道表面后通過流經(jīng)襯管的熱水來施加熱。由于施加聲能(和當(dāng)被施加時的熱)，固化劑從吸收性顆粒中解吸并開始和完成樹脂母料固化。用這種方式可以控制固化的開始并能大大地減少固化時間。
如圖7中所示，聲波發(fā)生器是用來對襯管12施加聲能的，其中聲波發(fā)生器將按箭頭36所指示地將能量施加到膜表面22。此能量如本文中所說的那樣將引發(fā)和進(jìn)行固化的催化劑和/助催化劑釋放到樹脂母料中，因此本方法具有延遲和選擇性固化的所有優(yōu)點，這樣，襯管能被樹脂母料和微孔狀顆粒吸收性材料預(yù)浸漬并貯存待用，直到被安裝時為至，這是非常有好處的。
微孔顆?？捎扇魏我阎椒ㄉa(chǎn)，并能單獨或與前文中所說的鐵素體顆粒配合使用。
應(yīng)該提及的是，襯管用的材料還可按所說的參考文獻(xiàn)英國專利第1340068號和1449445號中所介紹的方法制造。
干浸漬法可被用于用充填的微孔顆粒浸漬氈的場合，并且是這樣進(jìn)行的使氈穿過含顆粒的懸浮液浴并受到合適的波長和能量的聲處理。
本發(fā)明利用具有多方面優(yōu)點的超聲能。
首先，超聲能被用來引起催化劑/助催化被吸附到微孔顆粒中。
其次，在固化階段中使用聲能來引起固化劑從顆粒中解吸。就這方面來說，樹脂母料可能還包含聲中和劑例如SHP，并通過使用聲能使固化劑解吸，以及在整個固化期間實現(xiàn)有效的控制。因此可以有效地控制襯管的固化。襯管的固化首先可如圖中所示那樣在地面上進(jìn)行，并且如果需要的話在襯管已被放置在管道和管路的適當(dāng)位置上時可以繼續(xù)進(jìn)行。另外一種方式是，在襯管已被放置在適當(dāng)位置后，通過使用在管內(nèi)的超聲發(fā)生器可以進(jìn)行固化。如果樹脂包含SMP的話，本方法可能特別有效，因為固化在非常短時間內(nèi)完成，這是具有重大好處的。
第三，在干法中聲能可被用于用顆粒浸漬氈片，盡管顆粒被包含在液態(tài)懸浮體中，氈片穿過懸浮液并受到聲處理以便接納顆粒。但氈片隨后能被干燥以除掉液相，然后所得到的浸漬氈片當(dāng)需要時可進(jìn)一步周樹脂母料浸漬。
本發(fā)明可簡單地或相結(jié)合地擴展這些各別的特點。一般說來，本發(fā)明可應(yīng)用于材料浸漬方面并且可具體應(yīng)用到襯里地下管道以及許多方面。
就被用于某種具體應(yīng)用中的聲發(fā)生器而言，優(yōu)選使用如美國專利第5200666號中所用的共振發(fā)生器(Resonating generator)，此共振發(fā)生器以單一裝置形式使用或為了增大聲能而以雙裝置形式使用。超聲發(fā)生器可排列成對配置，例如在本發(fā)明具體應(yīng)用到襯里管道或管路時超聲發(fā)生器被排列成襯管在其中穿過的有確定縫隙的夾輥形式。可以以階段形式來施加聲能，每一階段包括一對在襯管穿過方向上以空間間隔配置的夾輥形式發(fā)生器。任何合適的聲發(fā)生器均可被包括RUM的各方法所采用。
此處已經(jīng)提到過，固化劑的吸附與解吸取決于所用的含顆粒的溶劑。在吸附固化劑的情況時，這是通過使用具有類似于固化劑例如過氧化二苯甲酰和甲苯的分子尺寸的分子尺寸的溶劑來實現(xiàn)的，而過氧化二苯甲酰和甲苯以相同的比率被吸附。然而當(dāng)希望解吸過氧化二苯甲酰時，當(dāng)顆粒受到聲能時，顆粒應(yīng)被含在具有分子尺寸比過氧化二苯酰小的溶劑中從而它代替過氧化二苯甲酰而解吸。
此處所指的聲中和劑SMP是在聲能作用下起破壞粘土作用的許多材料中的一種。據(jù)認(rèn)為它是離子中和劑。
就使顆粒為吸附過氧化二苯甲酰而經(jīng)受聲處理的步驟來說，試驗顯示在經(jīng)20分鐘的聲處理后能將多達(dá)60％重量的過氧化二苯甲酰吸附到粒土顆粒中，而在經(jīng)10分鐘的聲處理后能將30％重量的過氧化二苯甲酰吸附到粘土顆粒中。這些數(shù)字包括隨后洗滌吸附性顆粒而可能被除掉的過氧化二苯甲酰。
當(dāng)用樹脂浸漬并包含顆粒的襯管受到超聲波時，超聲波可具有加熱襯管的效果從而具有引起過氧化二苯甲酰解吸的效果。
使用如此處涉及裝置的超聲波之好處是襯管可用慣用的材料制造并使用慣用的樹脂體系?？赡苄枰獙σ盐竭^氧化二苯甲酰的顆粒施以第二種涂料以在直到特殊需要前限制解吸。
另外還發(fā)現(xiàn)，如果吸收性顆粒能被加熱的話，在本發(fā)明的任何實施方案中均可實現(xiàn)固化劑的解吸。據(jù)認(rèn)為熱量具有此處所說的膨脹顆?；蛑辽倥蛎涱w粒微孔的效果，導(dǎo)致被保存的固化劑解吸而進(jìn)入到周圍的樹脂母料中。甚至當(dāng)為了保存固化劑而被涂敷微孔顆粒時也能發(fā)生固化劑解吸，在熱的作用下涂層由于顆粒膨脹和/或熔化而破裂。
如果樹脂母料含有導(dǎo)磁性顆粒例如鐵素體的話，其中由于在顆粒中產(chǎn)生渦流電流和磁滯損耗而可能產(chǎn)生熱，因此可以實現(xiàn)從吸收性材料中釋放固化劑的特別好處。因此根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，樹脂母料除了含吸收性顆粒外還含有當(dāng)受到交變磁場時可被加熱的顆粒例如鐵素體顆粒(例如圖3A中指出的F)，并且磁場最好在當(dāng)樹脂材料被含在襯管中時施加到樹脂材料上，以便加熱顆粒而達(dá)到樹脂解吸和固化。如果導(dǎo)磁性顆粒是具有居理溫度為例如80℃至150℃的話，能將對鐵素體顆粒的加熱限制在不過熱的程度，由此顆粒不會燃燒樹脂或被樹脂浸漬的材料并獲得特別的好處。
盡管優(yōu)選使用英國專利申請第9409014.9中所提出的機器，但是可以使用任何適用的提供交變磁場的裝置。交變磁場可在位置30、32和34(圖7中所示)的任何一處或多處施加，并且可與超聲能一起施加或取代超聲能。
還應(yīng)該提及的是，可以通過使用傳導(dǎo)性顆粒和通過施加交變電場或通過在樹脂母料二端施加電勢產(chǎn)生電流使用電阻加熱而在樹脂母料中產(chǎn)生熱。
導(dǎo)磁性顆粒和/或傳導(dǎo)性顆粒可被含在樹脂和/或微孔顆粒中。
權(quán)利要求
1.一種柔性襯管，其包含被保留在管的吸收性材料層中的帶微孔的顆粒材料的，所說的微孔顆粒材料在其微孔中含有樹脂固化劑，直至通過對其選擇性地施加能量而從其中被釋放之前固化劑仍被保留在微孔中。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1的襯管，其中所說的顆粒材料被分散在浸漬吸收性層的可固化的合成樹脂中。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1的襯管，其中所說的合成樹脂包含被分散于其中的導(dǎo)磁性顆粒。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求3的襯管，其中導(dǎo)磁性顆粒是通過被嵌入到微孔顆粒中而處于樹脂母料中的。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1或4中任何一項權(quán)利要求的柔性襯管，其中所說的固化劑包括樹脂催化劑。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項權(quán)利要求的柔性襯管，其中所說的固化劑包括樹脂促進(jìn)劑。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求5和6的柔性襯管，其中催化劑處于第一組顆粒中而促進(jìn)劑處于第二組顆粒中。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求6的襯管，其中所說的第一組顆粒是第一種類型粘土而所說的第二組顆粒是第二種類型粘土。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1至8的襯管，其中所說的吸收性層是纖維氈片。
10.一種根據(jù)任何一項上述權(quán)利要求的襯管，其中襯管具有不滲透性材料的涂層或薄膜形式的外層。
11.一種形成適用于襯里地下管道或管路的柔性襯管方法，其中通過使微孔顆粒與吸收性層成為非常接近并使層與顆粒受到聲能而引起顆粒遷移到吸收性層中，從而將在其微孔中具有樹脂固化劑的微孔顆粒分配在襯管的整個吸收性層中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中顆粒被含在液體中成為懸浮液，而襯管被浸沒在懸浮液中，其整體被經(jīng)受聲能。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的方法，其中聲能是通過超聲探頭和板或一對這樣的探頭或板而施加的。
14.一種使用柔性襯管來襯里道或管路的方法，該柔性襯管包括用含被樹脂固化劑充填的微孔顆粒的可固化樹脂母料浸漬的吸收樹脂性層，并且樹脂固化劑是通過施加能量而從其中可選擇性釋放的，所說的方法包括在襯管是柔性時通過液壓將襯管施加到管路表面或管道內(nèi)表面，并且還包括向管施加能量而使固化劑從樹脂母料釋放并且在襯管被這樣緊貼所說的表面時固化樹脂。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所說的能量是在管道或管路現(xiàn)場但在襯管被施加到所說的表面之前施加的。
16.根據(jù)權(quán)利要求14和15的方法，其中顆粒是粘土顆粒。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中固化劑包括在一組粘土顆粒中的催化劑和在另一組粘土顆粒中的助催化劑。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所說的能量包括聲能。
19.根據(jù)權(quán)利要求13至18的任一項權(quán)利要求的方法，其中樹脂含有導(dǎo)磁性顆粒，而所施加的能量包括交變的磁場，所說的磁場加熱導(dǎo)磁性顆粒，這又引起從所說的吸附性顆粒中解吸固化劑。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中導(dǎo)磁性顆粒是具有選定的不會損及樹脂或吸收性材料的居里溫度的鐵素體。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中導(dǎo)磁性顆粒的居里溫度為80℃至150℃。
全文摘要
本發(fā)明提供應(yīng)用于地下管道和管路的柔性襯管，它包括用可固化的合成樹脂浸漬的吸收性材料，當(dāng)襯管被置于管道或管路的表面上時，合成樹脂可被固化以在管內(nèi)形成剛性管。樹脂的固化是通過將固化劑充填到被分散于整個樹脂中的帶微孔的顆粒的微孔中來加以控制的。固化劑僅在當(dāng)樹脂受到所施加的能量例如聲能和/或熱能時才被釋放出。一種優(yōu)選的方法包括在樹脂中的居里溫度磁性顆粒，以及通過施加交替的高頻磁場(并由此加熱)磁性顆粒。來自磁性顆粒的脈沖打開微孔并導(dǎo)致固化劑的解吸，然后將樹脂固化。本發(fā)明還首先使用聲能來提供被吸附在吸收性層中的固化劑。
文檔編號B29C35/08GK1127490SQ94192798
公開日1996年7月24日 申請日期1994年7月5日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月6日
發(fā)明者達(dá)倫·貝茨 申請人:尚德管道有限公司