[发明专利]具有耐磨性包覆层的复合杆

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交日为2013年7月10日的美国临时专利申请序列号61/844,652的提交权益，在此通过引用将其全部内容并入本文。

背景技术

已在各种用途中采用由嵌入聚合物树脂中的纤维形成的复合带和杆。例如，这样的带、更具体地由该带形成的杆可用作轻量的结构增强物。这样的杆的一个具体的用途是在油气工业，例如在海底用途中以及在陆上油气生产现场中。陆上或海底用途中，例如，可将多层管用于上升装置、输送管线、脐带线和/或其他适合的管组件。在生产现场用途中，多层管可用于上升装置、内场流动管线、输出管线和/或其他适合的管组件。例如，电力脐带线常常用于海表面与位于海床上的设备之间的流体和/或电信号的传送。为了有助于增强这样的脐带线，已尝试使用挤拉的碳纤维杆作为独立的承载元件。这样的杆的其他用途可包括，例如，用于高压缆线、系绳等。带的用途可包括，例如，用于高压容器以提供其增强物。通常，复合带和杆可用于可需要例如高强重比元件、高耐腐蚀性、和/或低热膨胀性的任何适合的用途。

但是，对于目前已知的用于生产复合带和杆的方法和装置，存在许多明显的问题。例如，通常通过用聚合物树脂浸渍纤维粗纱而形成复合带和杆。许多粗纱依赖于热固性树脂(例如，乙烯酯)以有助于实现所需的强度性质。在制造过程中热固性树脂难以使用并且不具有良好的用于与其他材料形成层的接合特性。进而，已尝试由其他类型用途中的热塑性聚合物形成浸渍的粗纱。例如，美国专利公开号2005/0186410，Bryant等，记载了尝试将碳纤维嵌入热塑性树脂中以形成传输电缆的复合芯。不幸的是，Bryant等指出这些芯由于纤维的润湿不足而显示出缺陷和干点，这导致耐久性和强度差。这样的芯的另一问题是热塑性树脂不能在高温下运行。

近来，已开发了允许使用热塑性树脂和纤维粗纱以形成复合带和杆的方法和装置。但是，这些目前已知的方法和装置的使用在一些情况下导致复合杆具有不希望的高空隙水平。另外，目前已知的方法和装置通常价格高并且产生高水平的过量废料。

进而，已开发了包覆层作为保护复合杆的复合杆的外护套。但是，许多情况下，目前已知的包覆层可能无法提供具体用途要求的所需的耐磨性和表面能。进而，一些情况下目前已知的包覆层可能不希望地粘附于例如在用于具体用途例如油气工业用途的杆上挤出的材料。

因此，本领域中需要改进的杆以及用于形成这样的复合材料的改进的系统和方法。具体地，目前需要提供改善的耐磨性的杆。进而，对这样的杆的表面能进行调节以及防止粘附于具体用途中的其他材料将会是有利的。进而，目前需要如下的杆，其显示这些特性，同时提供由具体用途要求的所需的强度、耐久性、温度性能和尺寸要求。

发明内容

根据本公开的一个实施方案，公开了复合杆。该复合杆包括这样的芯，所述芯包含热塑性材料和嵌入该热塑性材料中的多个连续纤维，该多个连续纤维在该热塑性材料内具有大致单向的取向。该复合杆也包括包覆层。该包覆层大致包围该芯并且包括高性能聚合物和疏水性润滑剂。

以下更详细地对本发明的其他特征和方面进行说明。

附图说明

包括参照附图，在本说明书的剩余部分更具体地对本发明的全部且有条件完成的公开内容(包括其对于本领域技术人员的最佳方式)进行说明，其中：

图1是根据本公开的一个实施方案形成的复合杆的透视图。

图2是根据本公开的一个实施方案的缆线、本实施方案中脐带线的透视图；

图3是根据本公开的一个实施方案的缆线、本实施方案中电缆的透视图；

图4是根据本公开的一个实施方案的浸渍系统的示意图；

图5是根据本公开的一个实施方案的模头的透视图；

图6是图5中所示的模头的横截面图；

图7是根据本公开的一个实施方案的模头的歧管组件和浇口通道的分解图；

图8是根据本公开的一个实施方案的至少部分限定浸渍区的第二浸渍板的一个实施方案的透视图；

图9是根据本公开的一个实施方案的浸渍区的部分的特写截面图；

图10是根据本公开的一个实施方案的浸渍区的下游端部的特写截面图；

图11是根据本公开的一个实施方案的成型区的透视图；

图12是根据本公开的一个实施方案的成型区的透视图；