PL185825B1 - Płaski pasek do wzmacniania przewodów, sposób wytwPłaski pasek do wzmacniania przewodów, sposób wytwarzania płaskiego paska do wzmacniania przewodów oarzania płaskiego paska do wzmacniania przewodów oraz elastyczny przewód zawierający wzmocnienie w praz elastyczny przewód zawierający wzmocnienie w postaci płaskich paskówostaci płaskich pasków - Google Patents

Abstract

1 1. Plaski pasek do wzmacniania przewodów zawierajacy co najmniej jedna warstwe podluznych wlókienkowych niedoprzedów w postaci plaskiej wiazki o przekroju prostokatnym, srodki usta- lajace, otaczajac i spajajace warstwe wlókienkowych niedoprzedów oraz material laczacy niedoprzed ze srodkami ustalajacymi, zna- mienny tym, ze jako srodki ustalajace zawiera oslone ustalajaca (4) oraz elementy (19, 19a, 22, 22a) laczace górne i dolne powierzchnie paska (1) przechodzac przez wiazke (2) podluznych niedoprze- dów (3) na calej dlugosci paska i srednia spoistosc kazdego podluz- nego wlókienkowego niedoprzedu (3) wynosi co najmniej 60%. 8. Sposób wytwarzania plaskiego paska do wzmacniania prze- wodów, znamienny tym, ze wykonuje sie pokrycie powierzchniowe co najmniej czesci wlókienkowych niedoprzedów (3) za pomoca ma- terialu laczacego (18), podluzne wlókienkowe niedoprzedy (3) wiazki (2) utrzymuje sie w stanie naprezenia w sposób kontrolowa- ny i jednoczesnie umieszcza sie wokól niedoprzedów co najmniej jedna oslone ustalajaca (4), a uzyskana wiazke poddaje sie kompre- sji w czasie aktywacji materialu laczacego. 10. Elastyczny przewód zawierajacy wzmocnienie w postaci plaskich pasków zawierajacych co najmniej jedna warstwe podluz- nych wlókienkowych niedoprzedów w postaci plaskiej wiazki o przekroju prostokatnym, srodki ustalajace, otaczajace i spajajace warstwe wlókienkowych niedoprzedów oraz material laczacy nie- doprzed ze srodkami ustalajacymi, znamienny tym, ze wzmocnie- nie sklada sie z co najmniej jednego plaskiego paska (1), w którym srodki ustalajace stanowia oslone ustalajaca (4) oraz elementy (9, 19a, 22, 22a) laczace górne i dolne powierzchnie paska (1) prze- chodzac przez wiazke (2) podluznych niedoprzedów (3) na calej dlugosci paska i srednia spoistosc kazdego podluznego wlókienko- wego niedoprzedu (3) wynosi co najmniej 60%. FIG. 1 FIG. 2 FIG. 3 FIG. 4 FIG.5 FIG. 6 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest płaski pasek służący do wzmacniania przewodów, sposób jego wytwarzania oraz elastyczny przewód zawierający wzmocnienie w postaci płaskich pasków. Dogodnym zastosowaniem płaskiego paska według wynalazku jest produkcja wzmocnień do węży gumowych używanych w przemyśle naftowym. Paski i taśmy o specyficznych zastosowaniach są opisane w literaturze i spotykane w przemyśle; są złożone z włókienkowych niedoprzędów wytworzonych z włókien syntetycznych lub naturalnych. Grupa ciągłych splecionych lub nie-splecionych włókien o luźnej strukturze jest powszechnie znana jako niedoprzęd służący do wyrobu przędzy. Według wynalazku, niedoprzęd jest grupą ciągłych nici splecionych lub nie splecionych razem, każda z nici może być włóknem pojedynczym lub grupą ciągłych lub nie-ciągłych włókien lub włókien złożonych, w szczególności przez splecenie lub skręcenie. Jeżeli jest to wskazane, niedoprzęd może być otrzymany przez złożenie wielu niedoprzędów elementarnych, na przykład przez splecenie lub po prostu przez równoległe pogrupowanie wielu elementarnych niedoprzędów.

Z niemieckiego opisu patentowego nr 2.256.040 znane jest płaskie pasmo niedoprzędu włókna szklanego stosowane do wzmacniania tworzyw sztucznych. Pasmo obejmuje szereg nie skręconych niedoprzędów włókna szklanego ułożonych obok siebie. W celu zwiększenia wytrzymałości pasma w kierunku poprzecznym owija się go spiralnie skręconą przędzą z włókna szklanego, naturalnego lub syntetycznego. Pasma niedoprzędu z włókna szklanego zanurza się następnie w stopionej kąpieli materiału z tworzyw sztucznych.

Znane są dwa sposoby łączenia między sobą niedoprzędów włókienkowych: za pomocą materiału łączącego, niezależnie od stopnia impregnacji niedoprzędów, albo prżez tkanie, plecenie, skręcanie za pomocą tkanych, plecionych lub skręcanych nici włókienniczych.

Wadą pasków otrzymanych przez połączenie włókien za pomocą materiału łączącego jest konieczność użycia dużej ilości tego materiału, który zapewnia przyleganie niedoprzędów do siebie. W znanych paskach ilość materiału wynosi 50% objętości, nawet jeżeli włókna niedoprzędu są impregnowane tylko częściowo lub wcale. Jest to powodem ograniczonej wydajności w kategoriach maksymalnej dopuszczalnej wytrzymałości na jednostkę przekroju. Dotyczy to w szczególności materiałów zawierających tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem, takich jak materiał złożony z włókna szklanego lub aramidowego i żywic termoutwardzalnych lub termoplastycznych, dotyczy też pasków składających się ze zwoju zestawionych równolegle niedoprzędów (na przykład wytworzonych z aramidu), które są zawarte w masie termoplastycznej, masa ta jest podłużnie i poprzecznie ciągła.

Spotyka się inne, opisane niżej, wady zastosowania tego sposobu, w zależności od użytego materiału łączącego. Kiedy materiał jest odkształcalny, na przykład poliamid, me zapewnia on zachowania wystarczającej pozycji radialnej niedoprzędów lub ich pozycji względem siebie. Stwierdzono, że włókna poddane naprężeniom poprzez umieszczenie na wygiętej podporze, mają tendencję do zbliżania się do powierzchni podpory i spychają dolne włókna radialnie i bocznie wbrew materiałowi łączącemu. Powoduje to powstanie materiału wykazującego efekt pełzania pod wpływem ciśnienia kontaktowego wywieranego przez włókna. W przeciwieństwie do tego, gdy materiał jest nieodkształcalny, na przykład żywica epoksydowa, pasek jest sztywny i dlatego nie nadaje się do okręcania wokół przewodu.

W odniesieniu do sposobu łączenia niedoprzędów, to jest tkania, plecenia, skręcania lub splatania nici włókienniczych, odnotowano postępy w bardziej wydajnym wytwarzaniu podłużnych niedoprzędów. I tak zaproponowano dodanie lub zastąpienie w czasie tkania nici

185 825 wątku nićmi, które zawierają rozpuszczalny pod wpływem temperatury materiał, którego uszczelniające właściwości ujawniają się po tkaniu. Funkcją materiału rozpuszczalnego pod wpływem temperatury jest zapewnienie stabilności niedoprzędów względem siebie po przecięciu materiału, jak przedstawiono we francuskim opisie patentowym nr 2.577.946. Z francuskiego opisu patentowego nr 2.677.047 znane jest także wzmocnienie włókiennicze w formie płaskich taśm przeznaczonych do produkcji złożonych, laminowanych materiałów. Wzmocnienie składa się z przestrzennych podłużnych nici tworzących jednokierunkową strukturę oraz z owalnej plecionki tworzącej dwukierunkową strukturę, która otacza podłużne nici. Wzmocnienie to zawiera również rozpuszczalny pod wpływem temperatury materiał służący do łączenia podłużnych nici w formie luźno tkanego wątku. Po zastosowaniu temperatury materiał rozpuszczalny pod wpływem temperatury zapewnia utrzymywanie podłużnych nici względem siebie i ich połączenie z plecionką. Podane w powyższych opisach patentowych materiały są półproduktami wzmacniającymi służącymi do wytwarzania złożonych materiałów laminowanych, na przykład rurek wytworzonych ze złożonych materiałów zawierających tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem. Otrzymuje się je przez zanurzenie w termoutwardzalnej żywicy; efekt wzmacniający powstaje po utwardzeniu żywicy.

Stwierdzono, że wytwarzanie niedoprzędów przy użyciu techniki włókienniczej posiada kilka wad. Po pierwsze, na wszystkich rodzajach wytwarzania występują wady wytrzymałości niedoprzędów. Wada ta jest wyrażona procentowo jako utrata wytrzymałości niedoprzędów w trakcie wytwarzania w stosunku do wytrzymałości niedoprzędów traktowanych indywidualnie. Wada ta jest parametrem, który wzrasta wraz z liczbą wytwarzanych niedoprzędów i który zależy od zastosowanej techniki wytwarzania. Jest on równy utracie ogólnej wytrzymałości paska, która może przekraczać 30-40% w zależności od zastosowanej techniki. Dodatkowa utrata wytrzymałości występuje, kiedy pasek jest poddawany rozciąganiu na zagiętej powierzchni. W tym przypadku nie wszystkie niedoprzędy są jednocześnie poddane naprężeniu do ich maksymalnej wytrzymałości. Ta strata może być zrekompensowana tylko poprzez dodanie nowych niedoprzędów, co pociąga za sobą dodatkowe koszty.

Opisane powyżej paski lub taśmy zostały zastosowane do wzmacniania przewodów zamiast wzmocnień metalowych ze względu na ich wydajność i lekkość. Paski lub taśmy są wykorzystywane w przewodach na dwa główne sposoby: poprzez okrężne przeplatanie wokół podpory w kształcie rurki użytej do otrzymywania przewodu lub przez spiralne okręcanie wielu nałożonych zwojów wokół tej samej podpory, w której paski są skrzyżowane od jednego zwoju do drugiego (tak zwane skrzyżowane zwoje).

W razie potrzeby te niedoprzędy mogą być powlekane w materiale, a stopień powleczenia włókien tworzących niedoprzęd może być zmienny, w zależności od zastosowań.

W znanych rozwiązaniach konieczne jest ograniczenie średnicy przewodu w przypadku, gdy niedoprzędy są wytwarzane przez przeplatanie, ponieważ dla średnicy powyżej 40 mm, przyrządy używane do przeplatania przybierają znaczne rozmiary. Stosuje się zwiększanie liczby niedoprzędów w przewodzie w celu uzyskania lepszej wydajności. Można to przeprowadzić w dwojaki sposób: przez zwiększenie liczby nałożonych splotów lub skrętów w ścianie przewodu, albo przez przeprowadzenie wstępnego układania niedoprzędów w odpowiednich ilościach przed użyciem ich jako elementów wzmacniających - w produkcji przewodów.

Doświadczenie wykazuje, że pierwszy sposób jest niekorzystny. Stwierdzono, że poza dwoma plecionkami i dwoma parami skrzyżowanych skrętów, dodatkowe warstwy w niewielkim stopniu wpływają na poprawę wytrzymałości przewodu.

W odniesieniu do drugiego sposobu natrafiono na różnorodne wady związane z różnorodnymi technikami układania niedoprzędów. Innym zjawiskiem ujemnie wpływającym na tekstylne ułożenie jest ruch obrotowy przewodów. Stwierdzono, że przewody wzmocnione przez owijanie konwencjonalnie plecionymi paskami ulegają ruchowi obrotowemu na swoich końcach, gdy są poddawane wewnętrznemu ciśnieniu i/lub znacznemu naprężeniu. Zjawisko to powoduje zniszczenie przewodu. Zniszczenia zostały także wykryte wewnątrz paska lub na jego powierzchni jako rezultat zjawiska ścierania, które występuje,

185 825 gdy przewód jest dynamicznie poddawany bardzo silnemu naprężeniu rozciągającemu, skręcającemu lub zginającemu. Naprężenia występują w szczególności w przewodach typu elastycznych węży gumowych, które są często przenoszone, kładzione lub intensywnie wykorzystywane na morskich platformach naftowych.

Opisane wyżej wady odnoszą się także do podłużnych artykułów, takich jak ściskane obręczą taśmy lub paski, rzemienie, płaskie sznury i paski do przenoszenia, które są w szczególności poddawane napięciom w czasie umieszczania na okrągłych lub zagiętych powierzchniach.

Celem wynalazku jest dostarczenie płaskiego paska jako wzmocnienia przewodów, który posiada optymalną wytrzymałość na rozciąganie, zwłaszcza podczas nawijania na zagiętą powierzchnię i zawierającego zasadniczo włókienkowe niedoprzędy, które są utrzymywane w stałej pozycji względem siebie niezależnie od sił działających na pasek.

Przedmiotem wynalazku jest płaski pasek do wzmacniania przewodów zawierający co najmniej jedną warstwę podłużnych włókienkowych niedoprzędów w postaci płaskiej wiązki o przekroju prostokątnym, środki ustalające, to znaczy utrzymujące niedoprzęd w stałym położeniu oraz materiał łączący niedoprzęd ze środkami ustalającymi. Według wynalazku płaski pasek jako środki ustalające zawiera osłonę ustalającą oraz elementy łączące górne i dolne powierzchnie paska przechodzące przez wiązkę podłużnych niedoprzędów na całej długości paska i średnia spoistość każdego podłużnego włókienkowego niedoprzędu wynosi co najmniej 60%. Korzystnie jeżeli osłona ustalająca jest tkana, przy czym elementy jej osnowy tkackiej są równoległe do podłużnych włókienkowych niedoprzędów, a elementy wątku są prostopadłe do elementów osnowy tkackiej..Podłużne włókienkowe niedoprzędy mogąbyć pokryte materiałem łączącym, który stanowi najwyżej 40% objętości paska. Korzystnie, jeżeli każdy element łączący przechodzi przez pasek pionowo jako nić igłująca i tworzy podłużnie zszyty szew. Korzystnie, jeżeli każdy element łączący jest pokryty materiałem łączącym a także jeżeli jest wytworzony z tworzywa termoplastycznego.

Zgodnie z tą charakterystyką, pasek jest szczególnie wydajny w czasie działania sił rozciągania, w szczególności podczas umieszczenia go na zagiętej powierzchni.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania płaskiego paska do wzmacniania przewodów, który polega na tym, że wykonuje się pokrycie powierzchniowe co najmniej części włókienkowych niedoprzędów za pomocą materiału łączącego, podłużne włókienkowe niedoprzędy w wiązce utrzymuje się w stanie naprężenia w sposób kontrolowany i jednocześnie umieszcza się wokół niedoprzędów co najmniej jedną osłonę ustalającą a uzyskaną wiązkę poddąje się kompresji w czasie aktywacji materiału łączącego. Jako materiał łączący stosuje się korzystnie tworzywo termoplastyczne, przy czym kompresję uzyskanej wiązki prowadzi się przez walcowanie lub rozciąganie na gorąco. Zaletą tego sposobu jest w szczególności to, że ułatwia on wprowadzenie materiału łączącego do paska.

Wynalazek dotyczy także elastycznego przewodu zawierającego wzmocnienie składające się z płaskich pasków zawierających co najmniej jedną warstwę podłużnych włókienkowych niedoprzędów w postaci płaskiej wiązki o przekroju prostokątnym, środki ustalające, otaczające i spajające warstwę oraz materiał łączący niedoprzęd ze środkami ustalającymi, przy czym jako środki ustalające pasek zawiera osłonę ustalającą oraz elementy łączące górne i dolne powierzchnie paska przechodząc przez wiązkę podłużnych niedoprzędów na całej długości paska. Korzystnie jeżeli wzmocnienie zawiera plecione paski i składa się z co najmniej dwóch nakładających się na siebie zwojów, z których każdy zawiera wiele pasków okręconych spiralnie w przeciwnych kierunkach, przy czym zwoje krzyżują się korzystnie pod kątem 55°. Umożliwia to produkcję przewodów o dużej średnicy optymalizowanych w sensie mechanicznej wytrzymałości.

Ponadto, możliwe jest kontrolowanie niekorzystnych efektów, jak nich obrotowy elastycznego przewodu i ścieranie pasków. Rezultatem tego jest, w szczególności, wzrost dopuszczalnego ciśnienia wywieranego na przewody o dużej średnicy.

185 825

W znaczeniu wynalazku elementy zawarte w środkach ustalających mogą być ciągłymi nićmi, włóknami pojedynczymi, włókienkowymi niedoprzędami, jak określono powyżej, tradycyjnymi komponentami nie-tkanych materiałów lub mieszaniną włókienkowych niedoprzędów, odpowiednie ich ilości są określone przez funkcję wykorzystania pasków i mechanicznych właściwości, które muszą one posiadać przy odpowiednich zastosowaniach.

Według wynalazku, środki ustalające są oparte na ukośnych lub prostych elementach poprzecznych, to znaczy zawierają takie elementy, ażeby utrzymywać i spajać włókienkowe niedoprzędy płaskiej wiązki w stanie ściśnięcia. Przeciwdziałają one efektowi rozciągania niedoprzędów na szerokość paska poprzez wymiarowe blokowanie. Każdy włókienkowy niedoprzęd posiada specyficzną średnią spoistość wynoszącą co najmniej 60%. Stosunek powierzchni zajmowanej przez włókno do powierzchni całego niedoprzędu nazywamy spoistością którą uśrednia się, ponieważ jej wartość ulega zmianie w zależności od miejsca pomiaru wewnątrz jednego niedoprzędu.

Przykładowe rozwiązanie paska oraz elastycznego przewodu według wynalazku pokazano na rysunku, na którym:

figura 1 przedstawia perspektywiczny widok części paska, figury 2,3 i 4 przedstawiają w powiększeniu różne rodzaje osłony ustalającej według fig. 1, figury 5 i 6 przedstawiają różne warianty środków ustalających, figura 7 przedstawia widok paska zawierającego dwie warstwy włókienkowych niedoprzędów, figura 8 przedstawia widok paska z wielowarstwowym układem niedoprzędów, figury 9 i 10 przedstawiają wiązki niedoprzędów połączone w różny sposób środkami ustalającymi, figura 9a przedstawia pasek, w którym elementy przechodzą przez pasek w formie igłowania nici, figury 11 do 14 przedstawiają w perspektywie i na przekroju różne wiązki niedoprzędów w pasku, figura 15 przedstawia pasek w powiększeniu, figura 16 przedstawia przekrój części paska w znacznym powiększeniu, figury 17,17a i 18 przedstawiają dwa typy elastycznych węży gumowych.

Na figurze 1 pasek 1, zawiera pojedynczą warstwę podłużnych włókienkowych niedoprzędów 3 które są skupione względem siebie i które są utrzymywane w tym skupieniu w formie płaskiej wiązki 2 o przekroju prostokątnym za pomocą osłony ustalającej 4, która wraz z materiałem łączącym stanowi środki do układania i utrzymywania w skupieniu niedoprzędów.

W przykładzie, każdy podłużny niedoprzęd jest złożony z ciągłych włókien aramidowych zgrupowanych razem przez splecenie. Pomimo, że preferuje się niedoprzędy o charakterze przemysłowym, wytwarzane z aramidu, węgla, szkła, ekstra-lineamego polietylenu, metalu, ceramiki itp., wynalazek odnosi się także do mniej wydajnych materiałów, jak poliester.

Jak wynika z figur 1-4 środkiem ustalającym jest osłona ustalająca 4, w postaci spłaszczonej rurki, która zawiera elementy poprzeczne i w obrębie której rozmieszczone są włókienkowe niedoprzędy 3.

Zgodnie z korzystnym zastosowaniem wynalazku, materiał łączący 18 jest rozmieszczony co najmniej w obrębie powierzchni przylegania pomiędzy osłoną ustalającą 4 i włókienkowymi niedoprzędami 3, materiał łączący może być na przykład tworzywem termoplastycznym, wobec czego łączy on osłonę z niedoprzędami na skutek impregnowania ich powierzchni. Osłona ustalająca 4 na fig. 2 składa się z płaskiego owalnego materiału typu osnowa tkacka-wątek. Poprzeczne elementy 7 zasadniczo prostopadłe do podłużnego kierunku paska tworzą wątek, podczas gdy niedoprzędy 6 zasadniczo równoległe do niedoprzędów 3 wiązki 2 tworzą osnowę tkacką. Wątek 7 przeplata osnowę tkacką 6 otaczając w tym samym czasie niedoprzędy 3 wiązki 2. W tym przykładzie wątek i osnowa tkacka składają się z włókienko

185 825 wego niedoprzędu pomimo, że każde z nich może składać się z ciągłej nici lub włókna o takiej samej wytrzymałości. Korzystnie, wątek zajmuje powierzchnię o wielkości 5-krotnie przekraczającej jego średnicę. Dobre rezultaty osiągnięto z powierzchnią 10-krotnie większą.

Na figurze 3 osłona ustalająca 4 składa się z materiału typu płaskiej, owalnej plecionki. Poprzeczne elementy 8 i 9 skrzyżowane ukośnie ze sobą są użyte do wytworzenia plecionki. Składają się one z niedoprzędów ale też mogąbyć ciągłymi włóknami pojedynczymi lub nićmi o wytrzymałości równej skrzyżowanym niedoprzędom.

Na figurze 4 osłona ustalająca 4 utworzona z poprzecznych nici jest nie-tkaną owalną osłoną. Komponenty 10 nie-tkanego materiału mogą być ciągłymi lub nie-ciągłymi włóknami, włóknami lub nićmi, które są ułożone w znany sposób tworząc nie-tkany materiał. W przykładzie elementy te są włóknami 10 o preferowanej długości większej niż 5 mm.

Elementy poprzeczne tworzące nie-tkany materiał mogą być rozmieszczone w taki sam sposób, jak w przypadku elementów 8, 9 lub 7 na fig. 3 i fig. 2 lub elementów 11 i 12 na fig. 5 i fig.6.

Figura 5 i figura 6 przedstawiają warianty środków ustalających. Na fig. 5 co najmniej jeden element poprzeczny tworzy serię indywidualnych pętli 11, podczas gdy na fig. 6 tworzy on serię skrętów 12. Pętle 11 lub skręty 12 otaczają i spajają warstwę niedoprzędu 3, są one jednocześnie rozłożone na całej długości wiązki w taki sam sposób, jak osłona ustalająca opisana powyżej. Są one wytwarzane z włókienkowego niedoprzędu, ale może to być nić lub włókno pojedyncze o takiej samej wytrzymałości jak niedoprzęd. Odległość przerw pomiędzy dwoma pętlami lub skrętami może odpowiadać odległości pokazanej na fig.2.

Materiał łączący jest także rozmieszczony na powierzchni przylegania pętli 11 lub skrętów 12 i włókienkowych niedoprzędów 3. W przykładzie materiał łączący jest, korzystnie, przenoszony przez pętle 11 lub skręty 12 tworząc osłonę poprzecznych elementów, chociaż może on być przenoszony tylko przez podłużny niedoprzęd 3 tworząc w ten sposób osłonę przed złożeniem lub przez poprzeczne elementy 11 lub 12 i przez podłużny niedoprzęd 3. Ogólnie mówiąc, osłona ustalająca 4 jest przeznaczona do utrzymywania co najmniej jednej wiązki 2 w stanie kompresji. Stan kompresji może wystąpić w czasie opisanej niżej produkcji paska 1 lub w czasie jego użytkowania, kiedy jest on poddany działaniu sił rozciągania w czasie okręcenia na zagiętej powierzchni.

W obu przypadkach niedoprzędy wiązki są ściskane na grubość paska i mają w wyniku tego tendencję do bocznego rozszerzania się na szerokość paska.

Środki ustalające złożone, na przykład, z osłony opartej na jednym lub więcej poprzecznych niciach, przeciwdziałają bocznemu rozszerzaniu się niedoprzędów na tyle, na ile utrzymują wiązkę w początkowym, ustalonym wcześniej obwodzie. Poprzeczne nici osłony są potem poddawane działaniu sił rozciągania i powodują reakcję wokół wiązki, reakcja ta wykazuje tendencję do ściskania niedoprzędów co najmniej na szerokość (kierunek poprzeczny), z drugiej strony zazwyczaj spotyka się kompresję na grubość w trakcie użytkowania. Dlatego też występuje tu kompresja niedoprzędu 3 zarówno na grubość paska i, jak i na szerokość.

Wymieniona wyżej pewna sztywność występująca przy rozciąganiu i poprzeczna wytrzymałość poprzecznych elementów, w szczególności osłony ustalającej 4, są wykorzystywane w celu utrzymywania i spajania niedoprzędów 3 i przeciwdziałania ich bocznemu przemieszczaniu. W praktyce ta sztywność i poprzeczna wytrzymałość będzie determinowała typ i liczbę podstawowych elementów tworzących osłonę 4 i ich ułożenie. I tak, na przykład, materiał podstawowego poprzecznego elementu może być typu poliestru, gdzie kompresja niedoprzędu 3 nie jest zbyt wysoka w dwóch przypadkach opisanych powyżej. Dla uzyskania większej wytrzymałości można użyć podstawowych elementów tego samego rodzaju, co włókienkowe niedoprzędy 3 wiązki 2, w szczególności wykonane z aramidu, szkła, węgla, ceramiki itd.

Jednakże preferuje się podstawowe elementy o wysokim module elastyczności. Stwierdzono, że stabilność niedoprzędu 3 poprawia się, gdy obwód osłony pozostaje niezmienny.

185 825

Na przykład nici węglowe są odpowiednie do tworzenia osłony ustalającej według wynalazku. Są one bardzo wytrzymałe i w niewielkim stopniu wydłużają się przy przerwaniu.

Figura 7 przedstawia pasek, zawierający wiązkę składającą się z dwóch rzędów, 13 i 14 włókienkowych niedoprzędów.

W celu uniknięcia deformacji paska 1 na grubości prostopadle do powierzchni, pasek 1 posiada dodatkowe elementy. W przykładzie z fig. 7 elementy te składają się co najmniej z materiału łączącego przenoszonego podłużnie przez niedoprzęd 3 wiązki. Poza fiinkcją łączenia niedoprzędów, materiał łączący służy także zwiększaniu wytrzymałości paska przez wypieranie powietrza zawartego pomiędzy dwoma rzędami, 13 i 14, niedoprzędów. Inaczej mówiąc, materiał łączący przyczynia się do zmniejszenia amplitudy deformacji paska 1 na grubość i szerokość pod wpływem działania siły.

Materiał łączący także przyczynia się do stabilizacji ułożenia niedoprzędów względem siebie (radialne i/lub boczne przesunięcie) kiedy pasek jest poddawany działaniu siły rozciągania w czasie okręcania na zagiętej powierzchni.

Stwierdzono, że niedoprzędy są zdolne do przemieszczeń wewnątrz paska pomimo obecności osłony. To zdarza się w szczególności kiedy pasek, bez materiału łączącego w wiązce niedoprzędu, jest poddawany działaniu znacznych i różnorodnych sił rozciągania przez długi okres czasu podczas owinięcia na zagiętej powierzchni. W takim przypadku może wystąpić zmiana ułożenia niedoprzędów w pasku.

Materiał łączący jest wybrany spośród materiałów zdolnych do łączenia niedoprzędów bezpośrednio i pośrednio przez fizyczną i/lub chemiczną adhezję i do zapobiegania ich deformacjom, szczególnie w sensie wydłużania. Stwierdzono, że materiały o twardości do około 60 Shore D są odpowiednie do pasków zawierających wiązki niedoprzędów wytworzone z aramidu. Materiał łączący może być wybrany spośród tworzyw termoplastycznych, jak poliamidy, poliolefiny, winyle i fluorowanych termoplastów, w szczególności termoplastycznych kopolimerów, elastomerów termoplastycznych lub spośród elastomerów, jak naturalna lub syntetyczna guma, poliuretan i silikon. Tworzywa termoutwardzalne, jak PTFE i niektóre poliuretany mogą także być brane pod uwagę, jednakże pod warunkiem, że są używane w małych ilościach w celu zachowania elastyczności w pasku. Tworzywa termoplastyczne są preferowane ze względu na łatwość ich użycia w procesie produkcji paska.

Figura 8 przedstawia sytuację, w której zwiększa się ilość rzędów w wiązce, na przykład trzy rzędy 15 do 17, środki ustalające zawierają skręty 22.

Dla zakończenia procesu produkcji może być wykonane zabezpieczenie (osłona 4 i materiał łączący 18) przez połączenie elementów 19 i 20 w celu połączenia górnej 20 i dolnej 21 powierzchni paska poprzez wiązki podłużnych niedoprzędów. W tym przykładzie elementy łączące są włókienkowymi niedoprzędami stosowanymi według wynalazku chociaż ciągłe nici lub włókna pojedyncze są także odpowiednie. Kiedy ustalająca nić zakreśla skręt 12 (fig. 9) elementy łączące 19 i 22 przesuwają się podłużnie przechodząc naprzemiennie nad i pod skrętami. Inaczej mówiąc, elementy łączące opasują poprzeczne nici (jak skręt 12) w formie szwu. W ten sposób zostaje uzyskana struktura materiału typu 2.5 D. Jeżeli ustalająca nić zakreśla pętle 11 (fig. 10), pasek może zawierać dwie łączące nici 19 i 19a chwytając naprzemiennie górną nić pierwszej pętli, następnie dolną nić drugiej pętli i tak dalej.

Te elementy łączące mają tendencję do zbliżania do siebie górnej i dolnej powierzchni paska w czasie jego produkcji. Dlatego przyczyniają się one do stabilizacji grubości paska. Elementy łączące mogą też przechodzić przez pasek w formie igłowania nici 22a, jak przedstawiono na fig. 9a.

Nici łączące 22a lub 19 i 22 mogą przenosić materiał łączący lub inny dodatkowy materiał łączący. Mogą one być typu rdzeń/osłona (osłona jest termoplastyczną powłoką). Mogą one też być całkowicie wykonane z tworzywa termoplastycznego, wtedy cała nić jest rozpuszczalna pod wpływem ciepła. Ogólnie mówiąc, materiał łączący może być przenoszony przez nić łączącą. Stwierdzono że, gdy materiał łączący jest przenoszony przez elementy łączące, rozszerza się on przez wiązkę włókienkowych niedoprzędów na grubość i może to odbywać

185 825 się ukośnie w przypadku szwu przedstawionego na fig. 9 lub fig. 10 lub pionowo w przypadku igłowania przedstawionego na fig. 9a. Fig. 11 przedstawia wiązkę niedoprzędów według fig. 2. Zawiera ona osłonę składającą się z podłużnych nici, które przyczyniają się do wytrzymałości paska na rozciąganie. Łatwo zauważyć, że nici osnowy tkackiej 6 są spłaszczone (na grubość Y) pionowo, podczas gdy niedoprzędy wiązki 2 są ściśnięte w dwóch kierunkach X i Y (X wskazuje szerokość).

W wariancie przedstawionym na fig. 11 i 12, materiał łączący 18 jest ułożony wyłącznie wokół niedoprzędów 3 wiązki centralnej 2. Zgodnie z tym wariantem, górne (20) i dolne (21) powierzchnie paska są utrzymywane blisko siebie przez materiał łączący, który kontaktuje się z powierzchniami 20 i 21.

Figura 13 przedstawia wiązkę, w której materiał łączący 18 jest ułożony wokół nici osnowy tkackiej 6 osłony ustalającej 4 i wokół niedoprzędów 3 wiązki 2. Właściwości tak zaprojektowanego paska, z co najmniej jedną powłoką nici 6 i niedoprzędów 3, są szczególnie korzystne, zarówno w sensie wytrzymałości na rozciąganie, jak i w sensie relatywnej stabilności niedoprzędów 3, jak wykazują wyniki testów zaprezentowane poniżej. W tym zastosowaniu nici wątku 7 osłony ustalającej 4 nie są powleczone.

Figura 14 przedstawia wiązkę niedoprzędów, w której materiał łączący 18 jest umieszczony wyłącznie wokół nici osnowy tkackiej 6 tworząc osłonę ustalającą 4. Ten pasek posiada wymiarową stabilność po przeprowadzeniu kompresji i ogrzewania na tyle, na ile górne i dolne powierzchnie są złączone razem przez warstwę niedoprzędu 3 wiązki centralnej 2. Ogólnie mówiąc, we wszystkich wariantach, w których niedoprzędy 3 wiązki 2 są powlekane, to nici tworzące osłonę ustalającą 4 lub skręty 12, 22 lub pętle 11 lub elementy łączące 19 i 19a nie muszą być powlekane materiałem, zatem eliminuje się co najmniej jedną operację powlekania. W każdym wariancie, w którym osłona ustalająca 4 jest poddawana dynamicznemu kontaktowi z innymi paskami lub innymi powierzchniami ścierającymi, dogodne jest posiadanie powierzchni pokrywającej materiał o niskim współczynniku tarcia wokół paska. Pokrycie może być wykonane przed lub po przygotowaniu paska. Kiedy jest wykonywane przed przygotowaniem paska, na przykład ze względów ekonomicznych, każda nić 6, 7 lub 8, 9 lub 10 i 11 tworząca osłonę ustalającą 4 jest pokryta w taki sam sposób, jak niedoprzęd 3 wiązki 2.

W przeciwieństwie do tego, kiedy pokrycie jest wykonywane po przygotowaniu paska, pokrycie może być wytworzone którąkolwiek znaną metodą, jak natryskiwanie, zanurzanie, prasowanie ciągłe, powlekanie, pakowanie. Pokrycie powierzchniowe może nadać paskowi gładką powierzchnię i ściśle prostokątną powierzchnię przekroju. Jest to szczególnie dogodne, gdy pasek jest używany w ściskanych obręczami taśmach, płaskich sznurach itd. Podobnie w przypadku dynamicznego wykorzystywania taśmy można uniknąć wewnętrznego ścierania pomiędzy niedoprzędami tworzącymi wiązkę przez osłonięcie ich materiałem o niskim współczynniku tarcia, na przykład tworzywem termoplastycznym. Ta operacja jest przeprowadzana przed złożeniem niedoprzędów.

W sposobie otrzymywania paska według wynalazku wiązkę podłużnych niedoprzędów 3 poddaje się działaniu kontrolowanej siły w konwencjonalnej maszynie tkackiej przez przesuwanie wiązki do przodu liniowo, w tym samym czasie okręca się wokół niej element ustalający. Posuwanie się nici ustalającej przeprowadzane jest w różny sposób.

Zgodnie z fig. 3, co najmniej jeden ustalający element 8 jest skrzyżowany z innym elementem 9 wokół niedoprzędu 3 przez konwencjonalny sposób przeplatania.

Zgodnie z fig. 2, co najmniej jedna nić wątku 7 posuwa się naprzód wokół wiązki 2 w tym samym czasie wytwarzając wzmocnienie tkackie z podłużnymi nićmi 6 równoległymi do niedoprzędów 3 wiązki 2. Korzystnie, wątek 7 jest tkany na powierzchni pół centymetra.

Zgodnie z fig. 5 nić osłony 11 tworzy pętle w czasie, gdy niedoprzędy 3 wiązki posuwają się naprzód podłużnie.

Zgodnie z fig. 6 nić osłony tworzy skręty 12 i jest owijana wokół wiązki 2 w czasie jej podłużnego przesuwania się.

185 825

Zgodnie z fig. 4 pasek nie-tkany jest okręcony spiralnie wokół niedoprzędu 3 wiązki 2 techniką skręcania.

Zgodnie z fig. 8 wiele podłużnie zszytych szwów 19 (cztery w przykładzie) tworzących elementy łączące 19 jest wytwarzanych w trakcie przesuwania się niedoprzędów 3 wiązki 2 i wątku 7.

Korzystnie, element ustalający 8 jest tak umieszczony wokół niedoprzędów, które zostały uprzednio pogrupowane, aby tworzyły wiązkę o minimalnym obwodzie na przekroju, na przykład okrągłą lub kwadratową.

Po umieszczeniu osłony wokół wiązki 2, niezależnie od sposobu, pasek jest poddawany kompresji pomiędzy dwoma powierzchniami 20 i 21 z jednoczesną aktywacją materiału łączącego 18. Korzystnie, pasek jest także poddawany sile działającej podłużnie w czasie kompresji. Materiał łączący 18 może być przenoszony przez nici osłony i/lub przez włókienkowe niedoprzędy wiązki i/lub przez elementy łączące 19 i 19a, to znaczy przez którykolwiek rodzaj elementów tworzących pasek.

Jeżeli materiał łączący jest materiałem termoplastycznym, aktywacja ma charakter termiczny, co powoduje stopienie materiału. Taka operacja może być wykonana tradycyjnie przez wygładzanie lub rozciąganie na gorąco.

Stwierdzono, że korzystne jest zastosowanie niedoprzędów osłoniętych materiałem termoplastycznym; osłona lub powłoka powierzchniowa jest typowo otrzymywana przez wytłaczanie. W tym przypadku na skutek zastosowania osłony, niedoprzędy posiadająjuż wysoką spoistość, co jest zgodne z rezultatami uzyskanymi w wynalazku, a ponadto osłona lub powłoka ułatwia przeprowadzenie ścisłego tkania. Osłona zmniejsza także tarcie na krosnach tkackich. Korzystnie, udział materiału łączącego w pasku może być obniżony przez zastosowanie osłony tylko na niektóre podłużne niedoprzędy w wiązce, na przykład jeden lub dwa, lub przez zastosowanie osłony na części niedoprzędów, które są umieszczone, na przykład, w połowie długości paska tak, aby uzyskać na środku paska materiał łączący, który rozszerza się w wiązce na szerokość.

Figura 15 ukazuje powiększenie paska o strukturze według wynalazku. Zawiera on 66 nici osnowy tkackiej 6 i podłużne niedoprzędy 3 wytworzone z aramidu, każdy o 3300 dtex. Wiązka zawiera 49 niedoprzędów 3, podczas gdy osłona zgodnie z fig. 2 zawiera 17 nici osnowy tkackiej 6 rozmieszczonych wokół wiązki.

Nić wątku (nie widoczna) wytworzona z aramidu i o równej liniowej gęstości, łączy nici osnowy tkackiej 6 na obszarze 0,5 cm. Pasek zawiera także cztery łączące nici 19 (1170 dtex) umieszczone równomiernie wzdłuż paska. Są one rozmieszczone w sposób umożliwiający naprzemienne łączenie górnego i dolnego przejścia wątku wokół wiązki.

Wszystkie nici zostały pokryte kopoliamidem przed wyprodukowaniem paska. Przed wygładzeniem, wiązka zawiera dwa rzędy 24 i 25 nici, rzędy te nakładają się na siebie. Po wygładzeniu i zastosowaniu temperatury otrzymano pasek o przekroju 16 mm x 2 mm (przekrój prostokątny). Pasek taki składa się z pewnego skupiska nici, materiału łączącego i powietrza, a na przekroju ma wygląd mozaikowy. Nici podlegają kompresji i agregacji na grubość paska, a inne elementy ulegają większej kompresji na szerokość paska. Materiał łączący jest zlokalizowany na powierzchni nici i na ich końcach zgodnie z gradientem zmniejszającym się w kierunku centralnych części nici.

Średnia gęstość uzyskana w ten sposób wynosiła 640 tex/mm2, lecz odpowiednia byłaby średnia gęstość większa niż 550 tex/mm2. To jest znacznie powyżej gęstości tradycyjnego paska tekstylnego, który ogólnie jest najlepszy pomiędzy 400 i 500 tex/mm2.

Testy wykonane na paskach wykazały, że wytrzymałość na rozerwanie wynosi 34,250 N i, konsekwentnie, spoistość wynosi 157 centinewton/tex. Porównanie tego wyniku ze spoistością aramidowej nici (3300 dtex), która jest równa 203 CN/tex wynika, że złożenie 66 nici w formie paska jest obarczone błędem, który wynosi tylko 23%. W porównaniu do tego złożenie 24 aramidowych niedoprzędów o 3300 dtex i o okrągłym przekroju i testowanych w takich samych warunkach było obarczone błędem 39%.

185 825

Inne złożenie 48 aramidowych niedoprzędów (3300 dtex każdy), okrągłych na przekroju i posiadających plastikową osłonę 0,3 mm również było obarczone błędem 39%.

Analiza przekroju paska umożliwiła określenie proporcji komponentów paska i może być przeprowadzona przy pomocy urządzeń do komputerowego przetwarzania obrazu.

Dla włókienkowych niedoprzędów z osłoną otrzymano rzeczywisty współczynnik objętości włókien w niedoprzędzie wynoszący 84% na środku paska i 65% na jego końcach, to znaczy średni współczynnik wynoszący 74%, znany jako spoistość. Ponieważ średni współczynnik niedoprzędu w pasku wynosi 69%, otrzymano średni współczynnik włókien w pasku wynoszący 51%.

Średni współczynnik materiału łączącego umieszczonego pomiędzy niedoprzędami wynosi 31% (100%-69%) przekroju paska, powietrze zawarte wyłącznie w niedoprzędach i materiale łączącym jest głównie zlokalizowane pomiędzy niedoprzędami oraz w niewielkim stopniu, w niedoprzędach jako wynik impregnacji włókien umiejscowionych na końcach.

Okazuje się, że średni współczynnik powietrza w niedoprzędach w czasie, gdy pasek jest w stanie spoczynku, wynosi 100% - 74% = 26%, i że średni współczynnik powietrza w pasku wynosi 18% (26%x69%). Dla ułatwienia powyższe wartości zostały obliczone bez uwzględniania materiału łączącego umieszczonego w niedoprzędach.

Odpowiednie udziały różnych komponentów paska przedstawiono poniżej.

Jeżeli podłużne niedoprzędy nie są osłonięte przez materiały łączące to współczynnik włókien każdego, niedoprzędu centralnej wiązki wynosi powyżej 60%, a współczynnik włókien w pasku wynosi powyżej 50%.

Jeżeli podłużne niedoprzędy są osłonięte przez materiał łączący, to współczynnik włókien w każdym niedoprzędzie wiązki centralnej wynosi 60 do 90%, korzystnie powyżej 70%, a współczynnik włókien w pasku wynosi powyżej 40%, korzystnie powyżej 50%, a w materiale łączącym wynosi 5 do 40%, korzystnie 20 do 35%, współczynnik powietrza w każdym niedoprzędzie wiązki centralnej wynosi 5% do 40%, korzystnie 15 do 30%.

Oczywiście udział jednego z komponentów paska w stosunku do innych może się zmieniać jako funkcja szybkości penetracji włókienkowych niedoprzędów przez materiał łączący.

Zgodnie z fig. 16 otrzymany produkt ma na przekroju strukturę komórkową, każda komórka 6a lub 3 a wydłuża się w pasku. Ściana 3b lub 6b każdej komórki odpowiada końcowi każdego niedoprzędu 3 lub 6. Istota ściany 6b jest pokrewna złożonemu materiałowi składającemu się z materiału łączącego i włókien w odpowiednich proporcjach w ilości 35% i 65%. Komórki 6a sąpołączone ze sobą poprzez materiał łączący 18 bez włókien lub przez części ich odpowiednich ścian. Grubość ściany 6b jest zmienna, odpowiada ona głębokości penetracji materiału łączącego w każdym niedoprzędzie. Głębokość penetracji jest taka, że przekrój ściany reprezentuje około 5 do 30% powierzchni każdego niedoprzędu i, średnio, wynosi 10%. Średnio, każdy niedoprzęd jest w kontakcie z co najmniej dwoma innymi niedoprzędami. Inaczej mówiąc, w tym przykładzie żaden niedoprzęd nie jest całkowicie odizolowany od innych niedoprzędów przez materiał łączący, który nie zawiera włókien i który otacza je całkowicie.

W tym przypadku materiał łączący jest rozmieszczony nie tylko na powierzchni przylegania środków ustalających, na przykład w osłonie i podłużnych włókienkowych niedoprzędach wiązki, lecz także rozszerza się w wiązce przemieszczając się w komórkach. To przemieszczanie odbywa się na grubość i szerokość paska. Uzyskuje się więc doskonałą stabilność niedoprzędów niezależnie od warunków użytkowania paska. Odwrotnie, można zauważyć, że każdy niedoprzęd także zawiera część ściany połączoną z co najmniej jedną ścianą innego niedoprzędu przez materiał łączący nie zawierający włókien. Przykładowo w odniesieniu do fig. 16 zakładając, że średni współczynnik włókien w niedoprzędzie wynosi około 74% określono, że: zawartość materiału łączącego w pasku wynosiła około 32.8%, zawartość powietrza w niedoprzędzie wynosiła około 23.5% a zawartość powietrza w pasku wynosiła około 16,2%.

Dzięki zaletom wynalazku paski mają zredukowaną grubość na skutek uzyskanej spoistości. Umożliwia to osiągnięcie wysokiej wytrzymałości, w znaczeniu maksymalnej dopusz

185 825 czalnej siły rozciągania działającej na pasek liniowo. Wytrzymałość paska, kiedy jest on umieszczony na zagiętej powierzchni, jest większa w porównaniu z wytrzymałością pasków do tej pory znanych. W tym przypadku podłużne niedoprzędy nie mogą być obciążone do ich maksymalnej wytrzymałości, ponieważ siła nie działa na nie równomiernie. Nie wpływa to na pasek według wynalazku, ponieważ posiada on optymalną spoistość. Jest to szczególnie użyteczne w uzyskiwaniu wysokiej wytrzymałości.

Inaczej mówiąc, dzięki swojej strukturze i spoistości, pasek według wynalazku redukuje zarówno wady, jak i brak równomiernego obciążenia, które są odpowiedzialne za wady wydajności związane ze zwiększaniem liczby niedoprzędów w znanych paskach oraz umożliwia osiągnięcie najlepszych parametrów wytrzymałościowych.

Pasek według wynalazku stosuje się jako pasek wzmacniający elastyczne przewody, jak pokazano na fig. 17 do 18.

Typowy, elastyczny przewód może zawierać następujące cylindryczne warstwy (od środka na zewnątrz):

- nie-przeciekającą metalową otoczkę typu giętkiej metalowej rurki, na przykład składającą się z obręczy,

- uszczelniającą osłonę wykonaną z polimerowego materiału,

- wzmacniającą warstwę składającą się z klamrowanych metalowych kabli okręconych wokół powierzchni (kąt wzmacniający, na przykład 80° względem centralnej osi, nazywany łukiem nacisku, zapewniający wytrzymałość na działanie siły działającej okrężnie,

- dwa nakładające się zwoje składające się z metalowych wzmocnionych nici lub pasków ułożonych spiralnie wokół poprzedzającej warstwy (skrzyżowane zwoje). Kąt nachylenia spirali względem centralnej osi może typowo wynosić 55°, kiedy nacisk nie jest wywierany na łuk, lub poniżej 55°, na przykład 30° w przypadku elastycznego przewodu z łukiem nacisku. Te zwoje są powszechnie uważane za wzmocnienie przeciwko rozciąganiu,

- zewnętrzną ochronną osłonę wykonaną z materiału polimerowego.

Zgodnie z oznaczeniem API (American Petroleum Institute), elastyczny przewód jest nazywany „zgiętym”, kiedy zawiera wiele indywidualnie okręconych i wytłoczonych warstw, które są połączone razem środkiem adhezyjnym lub ujednolicone na skutek działania temperatury i/lub ciśnienia, natomiast jest nazywany „nie-zgiętym”, kiedy składa się z wielu indywidualnych warstw oddzielonych od siebie bez adhezji, każda z warstw jest okręcona lub wytłoczona ponad warstwami umieszczonymi poniżej metodą ciągłą na całej długości przewodu.

W odniesieniu do elastycznego przewodu „zgiętego”, zwoje wzmacniające mogą być pokryte materiałem sprzyjającym adhezji. Ten przewód może także zawierać wewnętrzną osłonę, która może być (lub nie) połączona z sąsiednią warstwą przez materiał sprzyjający adhezji.

Ogólnie mówiąc, przedmiotem wynalazku jest elastyczny przewód 26, który całkowicie lub częściowo składa się z powyższych warstw rurek znanych typów, przy czym metalowy pasek wzmacniający jest zastąpiony paskiem według wynalazku.

Zgodnie z fig. 17, przewód elastyczny 26 zawiera co najmniej wewnętrzną, cylindryczną część 40, 41 i 27, wzmocnienie składające się z dwóch nałożonych na siebie warstw zwojów 28 i 29 skrzyżowanych ze sobą i zewnętrzną osłonę ochronną 30. Ta wewnętrzna cylindryczna część wspomaga okręcanie pasków, kiedy są one poddawane działaniu siły podczas operacji wzmacniania w czasie produkcji i składa się z polimerowej lub metalowej warstwy uszczelniającej 41, nadającej się do zwijania i która posiada karbowaną ścianę oraz może zawierać inną warstwę, jak metalową osłonę 27 umożliwiając w ten sposób wytwarzanie rurek o chropowatej ścianie wewnętrznej.

Na figurze 17A przedstawiono elastyczny przewód 26a o gładkiej powierzchni wewnętrznej typu nie-zgiętego, zawierający wewnętrzną rurkę 44 wykonaną z materiału polimerowego, dwa wzmacniające zwoje pasków 28 i 29 oraz zewnętrzną osłonę ochronną 30.

185 825

Figura 18 ukazuje przewód 31 typu zgiętego, który odpowiada przewodom według wynalazku. Składa się on z dwóch wzmacniających zwojów zawierających paski 32 i 33 zgodne z wynalazkiem, paski są rozmieszczone w formie dwóch skrzyżowanych zwojów pokrytych materiałem sprzyjającym adhezji 34. Materiał sprzyjający adhezji 34 tworzy niższą, środkową i wyższą warstwę zwojów. Przewód może zawierać osłonę 27a, w zależności od tego, czy ma gładką czy chropowatą powierzchnię wewnętrzną. Według wariantu przewodów przedstawionych na fig. 6 i 7 taśmy są zastąpione przez przeplatanie. Powoduje to powstanie przewodu wzmocnionego plecionką (typ zgięty i nie-zgięty).

Jeżeli jest to wskazane, pasek wzmacniający według wynalazku może być użyty wyłącznie jako element wzmacniający nacisk. W tym przypadku jest on owinięty w sposób identyczny do warstwy 40 na fig. 17, na przykład pod kątem wzmacniającym 85° w stosunku do podłużnej osi przewodu.

W czasie testów kompresji na gorąco mających na celu osiągniecie optymalnej spoistości paska przedstawionym na fig. 15 stwierdzono, że materiał łączący ma tendencję do penetrowania do każdego niedoprzędu od jego obwodu. Stwierdzono także, że poprzez nasilenie penetracji lub wydłużenie czasu jej trwania uzyskuje się homogeniczny materiał typu FRP z dystrybucją włókien w materiale łączącym. W odniesieniu do celów wynalazku taki pasek posiada nadmierną sztywność lub nadmienia wytrzymałość, lub też pęka pod wpływem zginania. Dlatego zaleca się ograniczenie penetracji materiału łączącego do niedoprzędu i utrzymywanie zawartości powietrza w niedoprzędzie w ilości co najmniej 5%, korzystnie 15% do 30%. Uzyskana w ten sposób elastyczność jest zadowalająca, nawet gdy wiele podłużnych zwojów nakłada się na siebie w pasku.

Z powyższych rezultatów wywnioskowano, że właściwe jest produkowanie paska według wynalazku w taki sposób, aby jego wytrzymałość na zgniatanie i spoistość, będąc wysoką, była celowo mniejsza od wartości, które uzyskuje się, gdy niedoprzędy są impregnowane całkowicie materiałem łączącym bez obecności powietrza. Rezultatem tego jest wzrost wytrzymałości paska na zgniatanie i wzrost jego spoistości, które osiągają optymalny poziom w czasie skręcania podczas operacji wzmacniania przeprowadzanej pod działaniem siły. I tak, po okręceniu paska, współczynnik włókien w niedoprzędzie wzrasta powyżej 70% i może być zbliżony do teoretycznego maksimum wynoszącego 90% w zależności od siły rozciągania. Okręcanie paska jest łatwiejsze dzięki zredukowanej zawartości powietrza.

Stwierdzono także, że im większa była spoistość paska w stanie spoczynku w porównaniu ze spoistością znanych pasków, tym mniejszej siły należało użyć w czasie owijania w celu osiągnięcia założonej spoistości. Oznacza to, że siła działająca na cylindryczną, wewnętrzną warstwę w czasie wzmacniania jest mniejsza, ponieważ pasek jest spoisty w stanie spoczynku.

W rezultacie pasek ma tę zaletę, że może być stosowany w przewodach o niskiej wytrzymałości na zgniatanie, np. w elastycznych przewodach bez osłony. Inaczej mówiąc, dzięki zastosowaniu paska według wynalazku, grubość cylindrycznej, wewnętrznej warstwy może być zmniejszona. Odnosi się to w szczególności do polimerowej rurki, na którą nałożono wzmocnienie.

Korzystnie, pasek według wynalazku posiada ograniczoną i możliwą do regulacji zdolność rozszerzania się w czasie stosowania w elastycznych przewodach.

185 825

FIGJO

185 825

FIG-15

185 825

FIG,9a

FIG.16

185 825

FIG.18

185 825

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Płaski pasek do wzmacniania przewodów zawierający co najmniej jedną warstwę podłużnych włókienkowych niedoprzędów w postaci płaskiej wiązki o przekroju prostokątnym, środki ustalające, otaczając i spajające warstwę włókienkowych niedoprzędów oraz materiał łączący niedoprzęd ze środkami ustalającymi, znamienny tym, że jako środki ustalające zawiera osłonę ustalającą (4) oraz elementy (19,19a, 22, 22a) łączące górne i dolne powierzchnie paska (1) przechodząc przez wiązkę (2) podłużnych niedoprzędów (3) na całej długości paska i średnia spoistość każdego podłużnego włókienkowego niedoprzędu (3) wynosi co najmniej 60%.
2. 2. Płaski pasek według zastrz. 1, znamienny tym, że osłona ustalająca (4) jest tkana, przy czym elementy jej osnowy tkackiej (6) są równoległe do podłużnych włókienkowych niedoprzędów (3), a elementy wątku (7) są prostopadłe do elementów osnowy tkackiej.
3. 3. Płaski pasek według zastrz. 1, znamienny tym, że podłużne włókienkowe niedoprzędy (3) są pokryte materiałem łączącym (18), który stanowi najwyżej 40% objętości paska.
4. 4. Płaski pasek według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy element łączący (19,19a, 22) tworzy podłużnie zszyty szew.
5. 5. Płaski pasek według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy element łączący (19,19a, 22) przechodzi przez pasek pionowo jako nić igłująca (22a).
6. 6. Płaski pasek według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy element łączący (19,19a, 22) jest pokryty materiałem łączącym (18).
7. 7. Płaski pasek według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy element łączący (19,19a, 22) jest wytworzony z tworzywa termoplastycznego.
8. 8. Sposób wytwarzania płaskiego paska do wzmacniania przewodów, znamienny tym, że wykonuje się pokrycie powierzchniowe co najmniej części włókienkowych niedoprzędów (3) za pomocą materiału łączącego (18), podłużne włókienkowe niedoprzędy (3) wiązki (2) utrzymuje się w stanie naprężenia w sposób kontrolowany i jednocześnie umieszcza się wokół niedoprzędów co najmniej jedną osłonę ustalającą (4), a uzyskaną wiązkę poddaje się kompresji w czasie aktywacji materiału łączącego.
9. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że jako materiał łączący stosuje się tworzywo termoplastyczne, przy czym kompresję uzyskanej wiązki prowadzi się przez walcowanie lub rozciąganie na gorąco.
10. 10. Elastyczny przewód zawierający wzmocnienie w postaci płaskich pasków zawierających co najmniej jedną warstwę podłużnych włókienkowych niedoprzędów w postaci płaskiej wiązki o przekroju prostokątnym, środki ustalające, otaczające i spajające warstwę włókienkowych niedoprzędów oraz materiał łączący niedoprzęd ze środkami ustalającymi, znamienny tym, że wzmocnienie składa się z co najmniej jednego płaskiego paska (1), w którym środki ustalające stanowią osłonę ustalającą (4) oraz elementy (9, 19a, 22, 22a) łączące górne i dolne powierzchnie paska (1) przechodząc przez wiązkę (2) podłużnych niedoprzędów (3) na całej długości paska i średnia spoistość każdego podłużnego włókienkowego niedoprzędu (3) wynosi co najmniej 60%.
11. 11. Elastyczny przewód według zastrz. 10, znamienny tym, że wzmocnienie zawiera plecione paski (1).

    185 825
12. 12. Elastyczny przewód według zastrz. 10, znamienny tym, że wzmocnienie składa się z co najmniej dwóch nakładających się na siebie zwojów, z których każdy zawiera wiele pasków (1), okręconych spiralnie w przeciwnych kierunkach.
13. 13. Elastyczny przewód według zastrz. 12, znamienny tym, że zawiera zwoje wzmocnienia krzyżujące się pod kątem 55°.

    * * *