管道和管路用襯裡的製作方法
2023-12-11 04:34:12
專利名稱：管道和管路用襯裡的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及管道或管路用的管狀襯裡，該襯裡是一類已知的「軟襯」或「就地固化」襯，它們使用經可固化樹脂浸漬的吸收性樹脂材料，而樹脂已經處理以便可被固化而在管道和管路(一般為地下汙水管)表面上產生管子，由此有效地形成管中管。
本發明涉及的襯裡是一種吸收樹脂性的管狀結構(此處稱為「襯管或管」)，它被用來襯裡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用中，當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，而當襯管處於這樣的位置時將樹脂固化，由此使固化樹脂與嵌於其中的吸收性管狀結構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和/或修理管道和管路。提供自支承剛性管的特別好處在於無須如在某些管系情況中那樣被粘合到現有管道上；但是必須指出的是，本發明可被應用於浸漬管已的確被粘合到現有的管道或管路的場合，諸如其中的襯管是具有當小厚度例如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，當樹脂處於未固化狀態時襯管可以不是嚴格意義上的管，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並且僅僅當被就地進行固化時，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於當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到最好的配合。
使用就地固化的浸漬襯管襯裡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(它是該技術的原專利)，和英國專利第1449445號中。
所有或絕大多數的使用就地固化襯管襯裡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(促進劑)釋放游離基並開始交聯樹脂分子和形成結晶；固化反應是放熱性的並從中產生熱而促進固化過程。
此方案的一個缺點在於，如果不對浸漬襯管加熱的話，在環境條件下樹脂約幾天後才能完全固化；如果在襯管被合適地置於管道或管路表面之前進行固化的話，當然襯管將完全失效並且必定被廢棄。這意味在執行合同時會造成巨大的損失，如果不是全部喪失經濟利益的話。襯管應在它部分被置於管道或管路中時進行固化，那麼對承包商來說財務上的問題是災難性的。為了避免樹脂固化太快的問題，即，在襯管被置於適當位置之前，承包商已求助於各手段，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，一旦管被置於應處位置後希望樹脂應儘可能快地固化，如果樹脂固化越快，承包商就能夠結束工程馬上並離開工地。應該指出的是，為承包商提供的完工時間經常是非常短的，有的工程通常在夜間進行。因此最重要的是在最短的時間內完成工作，特別是在工程涉及到汙水管系停用(大多數情況都如此)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位置時用來加熱吹脹管用的流體以便進行樹脂固化。
還存在一些涉及樹脂的進退兩難問題。一方面希望樹脂具有儘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，當管被放置好時應儘可能快地進行固化。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，當承包商必須履行合同時，他必須有製造好的襯管，並且，只能在將管插入前用樹脂浸漬管，然後儘可能快地送到工地(可能距離遙遠)，並儘可能快地插入襯管並使其固化。一旦樹脂與其催化劑相混合供浸漬襯管用，開始倒數計時，承包商就得趕時間了。
工業界早已意識到這一問題並作出一些努力例如通過配製專用樹脂來解決它，這些樹脂是「靜止的」(quiescent)或「潛伏性的」(latent)，並且在被某些外部能源激活之前的長時間內不會固化，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裡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於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點，並且在理論上具有年限長的貯存期。但是，當就地固化浸漬管時出現許多問題。例如，必須有專門的紫外光源來固化樹脂；並且當吹脹介質是水時(這是經常遇到的情況)，水可能是髒的而無法進行固化。當管道或管路中的流動介質是不透光的，例如是汙水時，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。由於這些理由，就地光固化浸漬襯管實際上迄今是不成功的並且不能取代傳統的加熱法。
本發明，是其中我為共同發明人的國際專利申請No.PCT/GB93/00107的主題，試圖提供用於生產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)，使它適用於就地固化的管道和管路的襯裝置。
根據本發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相毗鄰，該惰性物質不受周圍條件諸如周圍的熱與光的影響，但是這樣的物質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。
所說的物質可採取各種各樣的形式，並且這些形式可被單獨或結合在一起使用。
在一特別的實施例中，該物質包括其中含有樹脂催化劑或助催化劑(促進劑)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，並由此導致開始固化。
就使用能含有催化劑/促進劑的裝置而言現已遇到各種困難。首先是生產微膠囊很難；其次是難於生產足夠小尺寸的以致能令人滿意地被分散在襯裡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，並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)，但是就此構想而言，困難在於它要求在可能充滿水的管內使用高頻電感應源，而與此相關的問題迄今未獲解決。
本發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，以進行比已知建議的樹脂體系更可預測和更快的固化。
根據本發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/或促進劑，其特徵在於催化劑和/或促進劑是被吸附在分布於整個樹脂母料中的微孔顆粒的微孔中。
由於具有被吸附在顆粒微孔中的催化劑和/或促進劑，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/或促進劑能被更快地釋放到樹脂母料中。例如，現已發現施加熱打開微孔顆粒的微孔並快速地將所含的物質釋放出而引起樹脂母料快速和均勻地固化，在應用於襯裡地下汙水管的場合這是很重要的。
還可以通過施以超聲能來實現被含物質的釋放，超聲能通過機械作用和在樹脂母料中產生的熱能實現打開所說的微孔，並且超聲能易於穿透液體特別是水而且在地下管內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並由於渦流和磁滯損耗而加熱。由這樣顆粒產生的熱能用於打開吸收性材料的微孔。
本發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，並且在這種結合中顆粒尺寸不可能超過100μ。它們更可能處於最大範圍為15μ至20μ，而最佳範圍為7μ至15μ。應該懂得，在顆粒眾多的情況下，由於有粒徑分布，某些顆粒的尺寸會高於此範圍，而其他顆粒的尺寸會低於此範圍。
微孔顆粒可包含粘土顆粒並可將粘土顆粒分成二組，其中一組含有被吸附於其中的催化劑，而另一組含有被吸附在其中的促進劑。當樹脂母料是聚酯樹脂時，催化劑優選為過氧化二苯甲醯，而促進劑為胺。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。
由微片晶構成的粘土顆粒具有處於微片晶之間的微孔，催化劑和/或促進劑被吸附在微孔中。在進行試驗中已發現，當使用由In Porte根據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醯的量高過60％，以包括過氧二苯甲醯的最終顆粒重量計。當使用由In Porte根據牌號為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，並如此文中更詳細介紹的方式對其施以超聲能，即可達到有效的樹脂固化。
通過使用超聲能將催化劑和助催化劑吸附到粘土中。據認為這種能量迫使催化劑和促進劑分子進入到顆粒的微孔中，為了實現此目的，催化劑和促進劑應具有分子尺寸(以分子量表示)以便能夠發生此過程。過氧化二苯甲醯和二乙基苯胺中每一種的分子量約為100μ，由於分子量已充分地小以致其分子能被驅入到顆粒的孔中。
將催化劑和/或促進劑驅入到微孔顆粒的微孔中的原理是本發明的一個重要的附加特徵，並且是一項獨立的發明。
另一方面聚酯樹脂母料的分子量為10000，因此當樹脂母料與微孔顆粒的混合物隨後受到超聲能作用時，樹脂分子不會進入到微孔，但樹脂分子會衝擊微孔顆粒，使其釋放出吸收的催化劑和/或促進劑而形成快速和均勻的固化。
應該提及的是，粘土的顆粒是通過靜電作用吸附在一起而形成顆粒的，而上述的衝擊作用還產生熱。熱具有熱電效應而破壞片晶之間的靜電吸引以致使孔張開，並由此增大釋放催化劑和/或促進劑效果以致發生均勻和快速的固化。
代替施加超聲能釋放催化劑和/或促進劑，可以通過其他裝置施加熱來達到相同的目的。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，例如鐵磁質顆粒、特別是具有居裡溫度的鐵素體顆粒。當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/或促進劑以及快速與均勻地固化樹脂母料。
在一改進方案中，所說的另外顆粒可以形成不能透過的顆粒，如果它們具有有吸附催化劑和/或促進劑的孔狀結構的話。在這樣情況中，顆粒的感應熱應更進一步釋放催化劑和/或促進劑，並更快速地固化樹脂母料。
當樹脂和微孔顆粒受到能量的作用而釋放催化劑和促進劑時，為了增大催化劑和促進劑的釋放，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劑。
當使用超聲發生器釋放催化劑/或促進劑時，可以使用在國際專利申請PCT/GB93/00107或美國專利5200666中所介紹的超聲發生器。
如此處所述，現已發現使用超聲能可實現各種材料被浸漬到其他材料中，並像以上所說的那樣被施加到地下管道或管路的襯裡，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。
困此根據本發明，在另一方面，當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粒混合併向它們施加聲能，結果發現固化劑已被吸附到顆粒中。被顆粒吸附的催化劑量取決於所施加的聲能的強度和時間，但是使用過氧化二苯甲醯作為催化劑和平均粒徑為5μ的膨潤土時可得到很好的結果。
現還發現，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醯的微粒浸漬織物片，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，並將氈片浸漬在懸浮液中，在其中插入超聲探頭並使其發射，就能觀察到顆粒移動到氈的纖維之間，由此而浸漬氈片，這在襯裡管道和管路的領域是具有重大好處的，也是我們特別感興趣的。
為了說明本發明的各個方面，現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後與圖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為當含有樹脂固化劑(催化劑或促進劑)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行中的襯裡作業，此作業是為了將本發明的柔性襯管施加到地下管道；圖7為適用於圖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位置。
在一種實施方案中本發明主要是利用聲能、超聲或音頻能來實現浸漬的。在具體的實施例中，在襯裡管道和管路的作業區中，以可固化合成樹脂浸漬過的襯管在被引發固化的各步驟之前仍保持未固化狀態。特別是在此處所述的例子中，微孔顆粒被嵌入在襯裡材料中。這些顆粒在其中吸收了樹脂用固化劑，這樣，當襯裡隨後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行樹脂的完全固化。
還有，就具體涉及地下管道和管路的襯裡而言，用於襯裡的合適的吸收性材料是包含聚酯或類似纖維的針刺氈。當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，並且在本發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裡中的。顆粒可用二種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，然後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「幹」浸漬法(儘管使用液體)，而在另一種情況下，其中使用與顆粒混合的樹脂，這被稱為「溼」浸漬法。
為了進行幹或溼浸漬法，必須將樹脂固化劑導入到微孔顆粒中。尤其是，在已進行過的各試驗中使用粘土材料(如前文中所規定)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醯，並且根據本發明使用超聲能來實現過氧化二苯甲醯在粘土顆粒中的吸附。由於顆粒必須履行的任務是攜帶固化樹脂用的固化劑，該樹脂可浸漬用於襯裡管道或管路的氈管襯裡材料，因此希望顆粒應具非常小的尺寸，以便它們能進入到氈纖維之間的空間和在溼或幹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裡材料。當使用促進劑和催化劑時，可以將催化劑吸附在第一組顆粒中，而將促進劑吸附在第二組顆粒中。
因此在製備過程的第一階段中，當某些混合物受到超聲能時，應採取步驟來確定過氧化二苯甲醯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顯示受到達到後文中所說程度的超聲能之後的圖1顆粒，並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，並能辨別出在顆粒中出現一些裂口和微孔。正如所解釋那樣固化劑進入到這些裂口與微孔。
對粘土的聲能作用可減小粒徑並因此也具有增加顆粒表面積的效果。
為了進行試驗，如圖1中所示的粘土顆粒與粉末狀的過氧化二苯甲醯相混合，而甲苯作為過氧化二苯甲醯的溶劑。
然後通過插入以功率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過氧化二苯甲醯、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果，還進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，以便通過在吸附前後稱置顆粒與液相來弄請是否有過氧化二苯甲醯的吸收。
首先，對製成的材料進行一組定性試驗。第一次試驗是為了弄清過氧化二苯甲醯是否已被吸附到粘土顆粒中，並且如果已被吸附的話其量究竟是多少。為了進行這種定性試驗，將5％溶液形式的碘化鉀與澱粉的3％標準溶液相混合，並且在從過氧化二苯甲醯與甲苯的殘餘物過濾出粘土顆粒後，將此混合物加到粘土顆粒。如果過氧化二苯甲醯被吸附並存在的話，它與碘化鉀相混合而將其轉變成碘，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，並且在約1分鐘的短時期內相當快地發生這種變化。另一方面，從比較試樣得到的顆粒僅在約24小時的相當長時間內變化成淺紅色，這表示只有不多的過氧化二苯甲醯已被吸附。
其次，使用UV分光計進行定性試驗。
將從定性試驗中已知含有被吸附在其中的過氧化二苯甲醯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，並且當進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後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聲處理的曲線A3。
曲線A3顯示，如果等分試樣未經聲處理的話，至少在24小時的試驗期間未發生過氧化二苯甲醯的吸附。
就曲線A1而言，此等分試樣在通過水循環而保持在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醯吸附，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分鐘的相當短的時間卻出現大量過氧化二苯甲醯的吸附。由於能量吸收溫度被提高到60℃。因此這些結果表明，聲處理可被用來引起固化劑過氧化二苯甲醯的吸附，並且同樣地，當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。當受到聲處理時，控制過氧化二苯甲醯的吸附或解吸是通過選擇含過氧化二苯甲醯的介質或溶劑來進行的。在吸附與解吸過氧化二苯甲醯期間，粘土顆粒的孔徑與懸浮過氧化二苯甲醯用的材料的分子大小之間的關係如上文中所述。
現參看圖3A、3B和3C，這些圖已包括指明有關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劑的樹脂固化劑的微孔或腔C。為了討論起見，假設固化劑是樹脂催化劑並且特別是過氧化二苯甲醯。
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一起與包含過氧化二苯甲醯和甲苯以及其他下文中所給出的另外顆粒的溶液相混合。對所得的混合物進行超聲能處理，這具有引起過氧化二苯甲醯進入到如圖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醯被迫進到腔C中，顆粒可能發生輕度的膨脹。圖3A和3B顯示顆粒的大小為7～15微米。在此條件下的顆粒，即當它用固化劑「充填」時，能夠並且會在長時期內仍然是相當穩定的。即使此種顆粒被浸沒在樹脂母料例如用過氧化化二苯甲醯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於浸漬襯管。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，如果過氧化二苯甲醯能被從顆粒的腔C釋放的話就能夠引發固化。從本說明書中可知隨後要做的工作，並且當襯管已被置在待襯裡的管道表面上的合適位置上時並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醯。最好，所使用的能量是超聲能，但是現已發現，直接熱也能達到同樣效果。當然，在使用超聲能時，熱被產生在樹脂母料中。結果是被釋放的催化劑引起周圍樹脂母料固化，並且當這些顆粒是被分布在整個樹脂中時，就能使樹脂達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。
當將這種技術上的新成果應用到襯裡管道和管路中時，可以看出本發明提供一種製備含固化劑的顆粒的方法，並且還證實當這些顆粒受到聲處理時過氧化二苯甲醯可被解吸而進入到周圍的母料中，由此使安裝者現在可通過使用超聲或其他能量來控制固化劑的釋放，這樣，襯裡管子的工作可在需要時和精確控制下進行。此原理當然能被應用於任何涉及到固化合成樹脂的體系，例如生產製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)材料來進一步增大解吸過氧化二苯甲醯作用。一種已被使用於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醯解吸的作用。其中某些試驗的結果被圖示於圖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醯的粘土顆粒相混合，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。這些結果在圖5中以曲線B1、B2、B3和B4表示，這些曲線是當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醯解吸情況的曲線。
從分析曲線B1～B4可以看出，被輕度振蕩的第一種試樣，沒有出現過氧化二苯甲醯的解吸。由曲線B2表示的60分鐘的機械攪拌僅出現小量的過氧化二苯甲醯的解吸；在激烈攪拌30分鐘的第三種試樣的情況時並沒有更多的過氧化二苯甲醯解吸的出現。
然而，在經受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醯是驚人的。
這些結果表明，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，解吸變得非常充分並且確實是這樣的充分以致在沒有任何的助催化劑或促進劑的情況下就能使用樹脂母料。在用過氧化二苯甲醯固化聚酯母料樹脂時，通常使用促進劑以幫助固化，但是如果在聲處理下過氧化二苯甲醯從粘土顆粒中的解吸如像曲線B4所指出的那樣充分的話，那麼這樣的促進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，進一步發現如果顆粒被懸浮在合適的溶液中並且襯管被浸沒在其中，以及受到如上述指出的聲能的話，那麼顆粒實際上遷移到氈中並將其浸透。隨後能夠取出氈並將其乾燥以除去液體，這樣人們可得到具有分布在其中的顆粒的幹態氈。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並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力和剪切力，如當為了溼襯裡作業而將顆料與樹脂母料相混合時會發生這些力。
因此本發明提供通過聲能而將顆粒分布於其中的吸收性樹脂材料。
現參看圖6，汙水管10形式的地下管正在用來自柔性管供應裝置14的柔性管襯裡。該管通過泵裝置14被送入並外翻到汙水管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號中所提出的設計結構和功能。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，並可看出它具有封閉的拖曳端18。所說的端18可用縮進的繩、纜等系住以防止繩18在外翻壓力下斷裂。
現參照圖6至8對使用微孔顆粒與管的襯裡操作的具體應用進行介紹。
現方便地參看圖7，圖7更詳細地顯示襯管12。可看出襯管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複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，並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指示並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微米並且被分布在整個的樹脂母料中。
在圖7的結構中，管12以其製得時的狀況即在施加到汙水管表面之前的情況被顯示，當然當管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側面。這將更詳細地被示於圖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成為內側面，部分12B是向內移動部分，在外翻過程中向內移動部分按箭頭26方向移動。
直至襯裡受到能量(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。聲能可通過位於一處或多處的超聲發生器，例如在泵裝置15前的30處和在襯管內移部分12B中的32處的超聲發生器來施加，或者聲能也可以由在襯管已被外翻到汙水管10表面後的34處的超聲發生器來施加到襯管。作為管道中的超聲發生器的取代物，可以在襯管已被施加到管道表面後通過流經襯管的熱水來施加熱。由於施加聲能(和當被施加時的熱)，固化劑從吸收性顆粒中解吸並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並能大大地減少固化時間。
如圖7中所示，聲波發生器是用來對襯管12施加聲能的，其中聲波發生器將按箭頭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和進行固化的催化劑和/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點，這樣，襯管能被樹脂母料和微孔狀顆粒吸收性材料預浸漬並貯存待用，直到被安裝時為至，這是非常有好處的。
微孔顆粒可由任何已知方法生產，並能單獨或與前文中所說的鐵素體顆粒配合使用。
應該提及的是，襯管用的材料還可按所說的參考文獻英國專利第1340068號和1449445號中所介紹的方法製造。
幹浸漬法可被用於用充填的微孔顆粒浸漬氈的場合，並且是這樣進行的使氈穿過含顆粒的懸浮液浴並受到合適的波長和能量的聲處理。
本發明利用具有多方面優點的超聲能。
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，並通過使用聲能使固化劑解吸，以及在整個固化期間實現有效的控制。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行，並且如果需要的話在襯管已被放置在管道和管路的適當位置上時可以繼續進行。另外一種方式是，在襯管已被放置在適當位置後，通過使用在管內的超聲發生器可以進行固化。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完成，這是具有重大好處的。
第三，在幹法中聲能可被用於用顆粒浸漬氈片，儘管顆粒被包含在液態懸浮體中，氈片穿過懸浮液並受到聲處理以便接納顆粒。但氈片隨後能被乾燥以除掉液相，然後所得到的浸漬氈片當需要時可進一步周樹脂母料浸漬。
本發明可簡單地或相結合地擴展這些各別的特點。一般說來，本發明可應用於材料浸漬方面並且可具體應用到襯裡地下管道以及許多方面。
就被用於某種具體應用中的聲發生器而言，優選使用如美國專利第5200666號中所用的共振發生器(Resonating generator)，此共振發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。超聲發生器可排列成對配置，例如在本發明具體應用到襯裡管道或管路時超聲發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生器。任何合適的聲發生器均可被包括RUM的各方法所採用。
此處已經提到過，固化劑的吸附與解吸取決於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於固化劑例如過氧化二苯甲醯和甲苯的分子尺寸的分子尺寸的溶劑來實現的，而過氧化二苯甲醯和甲苯以相同的比率被吸附。然而當希望解吸過氧化二苯甲醯時，當顆粒受到聲能時，顆粒應被含在具有分子尺寸比過氧化二苯醯小的溶劑中從而它代替過氧化二苯甲醯而解吸。
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。據認為它是離子中和劑。
就使顆粒為吸附過氧化二苯甲醯而經受聲處理的步驟來說，試驗顯示在經20分鐘的聲處理後能將多達60％重量的過氧化二苯甲醯吸附到粒土顆粒中，而在經10分鐘的聲處理後能將30％重量的過氧化二苯甲醯吸附到粘土顆粒中。這些數字包括隨後洗滌吸附性顆粒而可能被除掉的過氧化二苯甲醯。
當用樹脂浸漬並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醯解吸的效果。
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製造並使用慣用的樹脂體系。可能需要對已吸附過氧化二苯甲醯的顆粒施以第二種塗料以在直到特殊需要前限制解吸。
另外還發現，如果吸收性顆粒能被加熱的話，在本發明的任何實施方案中均可實現固化劑的解吸。據認為熱量具有此處所說的膨脹顆粒或至少膨脹顆粒微孔的效果，導致被保存的固化劑解吸而進入到周圍的樹脂母料中。甚至當為了保存固化劑而被塗敷微孔顆粒時也能發生固化劑解吸，在熱的作用下塗層由於顆粒膨脹和/或熔化而破裂。
如果樹脂母料含有導磁性顆粒例如鐵素體的話，其中由於在顆粒中產生渦流電流和磁滯損耗而可能產生熱，因此可以實現從吸收性材料中釋放固化劑的特別好處。因此根據本發明的一種優選方案，樹脂母料除了含吸收性顆粒外還含有當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)，並且磁場最好在當樹脂材料被含在襯管中時施加到樹脂材料上，以便加熱顆粒而達到樹脂解吸和固化。如果導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並獲得特別的好處。
儘管優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，並且可與超聲能一起施加或取代超聲能。
還應該提及的是，可以通過使用傳導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生電流使用電阻加熱而在樹脂母料中產生熱。
導磁性顆粒和/或傳導性顆粒可被含在樹脂和/或微孔顆粒中。
權利要求
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。
2.一種根據權利要求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。
3.一種根據權利要求1的襯管，其中所說的合成樹脂包含被分散於其中的導磁性顆粒。
4.一種根據權利要求3的襯管，其中導磁性顆粒是通過被嵌入到微孔顆粒中而處於樹脂母料中的。
5.一種根據權利要求1或4中任何一項權利要求的柔性襯管，其中所說的固化劑包括樹脂催化劑。
6.一種根據權利要求1至4中任何一項權利要求的柔性襯管，其中所說的固化劑包括樹脂促進劑。
7.一種根據權利要求5和6的柔性襯管，其中催化劑處於第一組顆粒中而促進劑處於第二組顆粒中。
8.一種根據權利要求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。
9.一種根據權利要求1至8的襯管，其中所說的吸收性層是纖維氈片。
10.一種根據任何一項上述權利要求的襯管，其中襯管具有不滲透性材料的塗層或薄膜形式的外層。
11.一種形成適用於襯裡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並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.根據權利要求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，其整體被經受聲能。
13.根據權利要求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裡道或管路的方法，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，並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表面，並且還包括向管施加能量而使固化劑從樹脂母料釋放並且在襯管被這樣緊貼所說的表面時固化樹脂。
15.根據權利要求14的方法，其中所說的能量是在管道或管路現場但在襯管被施加到所說的表面之前施加的。
16.根據權利要求14和15的方法，其中顆粒是粘土顆粒。
17.根據權利要求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.根據權利要求14的方法，其中所說的能量包括聲能。
19.根據權利要求13至18的任一項權利要求的方法，其中樹脂含有導磁性顆粒，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.根據權利要求19的方法，其中導磁性顆粒是具有選定的不會損及樹脂或吸收性材料的居裡溫度的鐵素體。
21.根據權利要求20的方法，其中導磁性顆粒的居裡溫度為80℃至150℃。
全文摘要
本發明提供應用於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，當襯管被置於管道或管路的表面上時，合成樹脂可被固化以在管內形成剛性管。樹脂的固化是通過將固化劑充填到被分散於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。一種優選的方法包括在樹脂中的居裡溫度磁性顆粒，以及通過施加交替的高頻磁場(並由此加熱)磁性顆粒。來自磁性顆粒的脈衝打開微孔並導致固化劑的解吸，然後將樹脂固化。本發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 優先權日1993年7月6日
發明者達倫·貝茨 申請人:尚德管道有限公司