[發(fā)明專利]不對稱纖維增強(qiáng)聚合物帶材

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810144724.1
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN108192278B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·H·約翰遜;D·W·埃斯特泰普;T·A·里根;T·L·泰波
• 申請（專利權(quán)）人: 提克納有限責(zé)任公司
• 主分類號: C08L61/16
• 分類號: C08L61/16;C08L77/00;C08K7/06;C08K7/14;C08J5/04;B29B15/12;B29C70/52;B29C70/06
• 代理公司: 中國貿(mào)促會專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 柳冀

本發(fā)明提供不對稱帶材和用于用聚合物樹脂浸漬至少一根纖維粗紗以形成不對稱帶材的系統(tǒng)和方法。該不對稱帶材包括聚合物樹脂，和多根纖維，所述纖維包埋在該聚合物樹脂中以形成纖維增強(qiáng)聚合物材料。纖維增強(qiáng)聚合物材料包括第一表面和相對的第二表面。該纖維設(shè)置在纖維增強(qiáng)聚合物材料中以形成富樹脂部分和富纖維部分。該富樹脂部分包括第一表面并且富纖維部分包括第二表面。

本申請是申請日為2012年12月7日、申請?zhí)枮?01280060501.8、發(fā)明名稱為“不對稱纖維增強(qiáng)聚合物帶材”的發(fā)明專利申請的分案申請。

本申請涉及2011年12月9日提交的標(biāo)題為SYSTEM AND METHOD FORIMPREGNATING FIBER ROVINGS的美國臨時專利申請序列號61/569,045，和2012年6月15日提交的標(biāo)題為ASYMMETRIC FIBER REINFORCED POLYMER TAPE的美國臨時專利申請序列號61/660,189，所述專利均據(jù)此全文引入以供參考。

背景技術(shù)

各種應(yīng)用中已采用纖維粗紗。例如，這種粗紗已用于形成纖維增強(qiáng)復(fù)合物桿。該桿可以用作輕質(zhì)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)物。例如，電力臍帶纜常常用于在海面和位于海床的設(shè)備之間傳輸流體和/或電信號。為幫助增強(qiáng)這種臍帶纜，已嘗試使用拉擠碳纖維桿作為單獨(dú)承載元件。

特別適于使用纖維粗紗的另一種應(yīng)用為型材(profiles)的形成。型材為具有各種橫截面形狀的拉擠零件，并且可以用作用于窗框、裝飾板材、軌道、欄桿、屋面瓦、擋板、裝飾板、管道、柵欄、柱桿、燈桿、公路標(biāo)牌、路邊標(biāo)記柱等的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。已通過穿過樹脂牽拉(“拉擠”)連續(xù)纖維粗紗并隨后在拉擠模具內(nèi)成形纖維增強(qiáng)樹脂來形成中空型材。

此外，纖維粗紗可以一般在任何合適應(yīng)用中用于形成例如合適的纖維增強(qiáng)塑料。如本領(lǐng)域一般所知，這些應(yīng)用中使用的粗紗通常與聚合物樹脂組合。

對于許多這種應(yīng)用，將纖維粗紗用于形成纖維增強(qiáng)帶材。帶材可以進(jìn)一步加工以形成(例如)如上文討論的桿或拉擠零件，或其本身可以用于各種應(yīng)用。一種此類特別有用的應(yīng)用在海底管線中，例如油氣工業(yè)中，其中使用帶材來增強(qiáng)海底應(yīng)用中所用管段。

然而，目前已知的粗紗和使用這種粗紗的所得應(yīng)用存在許多顯著問題。例如，許多粗紗依賴于熱固性樹脂(如乙烯基酯)來幫助實(shí)現(xiàn)所需強(qiáng)度性質(zhì)。熱固性樹脂在制造期間難以使用并且不具有用于與其他材料形成層的良好粘結(jié)特性。此外，在其他類型的應(yīng)用中已嘗試?yán)镁哂袩崴苄跃酆衔锏拇旨啞＠纾C于Bryant等人的美國專利公布No.2005/0186410描述將碳纖維包埋在熱塑性樹脂中以形成電傳輸纜線的復(fù)合物芯體的嘗試。遺憾地，Bryant等人提到，這些芯體由于纖維的不充分潤濕而表現(xiàn)出瑕疵和干斑，這導(dǎo)致較差的耐久性和強(qiáng)度。這種芯體的另一個問題在于，熱塑性樹脂不可以在高溫下操作。

此外，許多應(yīng)用中例如海底應(yīng)用中使用的目前已知的纖維增強(qiáng)帶材存在問題。例如，帶材可以卷繞在現(xiàn)有產(chǎn)品(例如管段)周圍以增強(qiáng)該管段。然而，目前已知的帶材不能與這種產(chǎn)品充分粘結(jié)來提供足夠的增強(qiáng)。

因此，目前需要改進(jìn)的聚合物增強(qiáng)纖維帶材和用于形成聚合物增強(qiáng)聚合物帶材的方法。具體來說，目前需要提供改進(jìn)的粘結(jié)性質(zhì)的帶材方法。另外，這種帶材可以提供某些應(yīng)用要求的所需強(qiáng)度、耐久性和溫度性能。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，公開一種不對稱帶材。該不對稱帶材包括聚合物樹脂，和多根纖維，所述纖維包埋在該聚合物樹脂中以形成纖維增強(qiáng)聚合物材料。纖維增強(qiáng)聚合物材料包括第一表面和相對的第二表面。該纖維設(shè)置在纖維增強(qiáng)聚合物材料中以形成富樹脂部分和富纖維部分。富樹脂部分包括第一表面并且富纖維部分包括第二表面。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方案，公開一種用于用聚合物樹脂浸漬至少一根纖維粗紗以形成不對稱帶材的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括模具，該模具包括浸漬區(qū)段。浸漬區(qū)段包括被構(gòu)造為用于用樹脂浸漬粗紗的浸漬區(qū)。浸漬區(qū)包含多個接觸表面。帶材離開所述模具，該帶材包括浸漬的粗紗并且具有富樹脂部分和富纖維部分。