Иономерные трубы, обладающие высокой износоустойчивостью

Иономерные трубы, обладающие высокой износоустойчивостью

Реферат

Изобретение относится к обладающим высокой износоустойчивостью трубчатым изделиям (трубам), содержащим иономерные слои и использующимся для транспортировки твердых частиц и шламов, а также к способам и композициям для изготовления изделий, и способам транспортировки абразивных материалов через изделия.

Горные работы требуют транспортировки потоков высокоабразивных твердых частиц или шлама. Добыча битума из нефтеносного песка становится все более важным вопросом в энергетической отрасли промышленности. Переработка нефтеносного песка включает транспортировку и кондиционирование нефтеносного песка в качестве жидкого шлама на расстояние более, чем километр по трубе диаметром до 1 метра. Известны процессы добычи битума из нефтеносного песка (патенты США 4255433, 4414117, 4512956, 4533459, 5039227, 6007708, 6096192, 6110359, 6277269, 6391190, US2006/0016760, US2006/0249431, US2007/0023323, US2007/0025896, WO2006/060917, CA1251146, CA2195604, CA2227667, CA2420034, CA2445645, и CA2520943). Также известно использование каустического средства для облегчения процесса добычи нефти из нефтеносного песка (документы US2006/0016760 и US2006/0249431). Другие горные работы включают транспортировку из шахты к очистительному заводу потоков высокоабразивных твердых частиц или шлама, включающих, например, железную руду, уголь, каменноугольную пыль и подобное, а дополнительные процессы транспортировки, не относящиеся к горному делу, например, зерно, сахар и подобное.

Часто, металлические трубы, например трубы из углеродистой стали или чугунные трубы, используются для транспортировки этих высокоабразивных потоков. Они являются дорогими, имеют значительную массу и обеспечивают только временное решение, так как, в конце концов, они разрушаются. Для того чтобы увеличить период их эксплуатации, металлические трубы поворачивают на 90° вокруг их оси на постоянном основании для обеспечения новой поверхности для транспортировки. Однако из-за массы трубы, вращение является затруднительным и, в конечном счете, труба полностью изнашивается и должна быть заменена.

Для ликвидации этих недостатков было предложено использование пластиковых труб, футеровок и защитных покрытий труб. Подбор материалов является чрезвычайно важным. Множество обычно доступных материалов не выдерживают подобные высокоабразивные потоки горнодобывающей промышленности и быстро приходят в негодность. Например, полиэтиленовые трубы высокой плотности в основном используются в качестве футеровки для бытовой канализации и трубопровода для сточных вод, но они очень быстро портятся в высокоабразивной среде. Документ US4042559 описывает заполненные абразивными гранулами, частично отвержденные покрытия для использования в износоустойчивых покрытых трубах для транспортировки шламов горнодобывающей промышленности. Документ US4254165 описывает процессы производства износоустойчивых труб с покрытиями толщиной 0,04-0,05 дюймов, наполненных (например, песком) полиолефинов, таких как полиэтилен низкой и средней плотности, и включая поли(этилен-со-акриловую кислоту). Документы US4339506, WO90/10032 и CA1232553 описывают каучуковую футеровку для труб. Документ US4215178 описывает фторполимер-модифицированные каучуковые футеровки труб. Документы US2006/0137757 и US2007/0141285 описывают фторполимерные футеровки труб. Известны полиуретановые защитные покрытия труб (документы US3862921; US4025670, US2005/0194718, US2008/0174110, GB2028461, JP02189379, JP03155937, и JP60197770). Документ US2005/0189028 описывает металлическую трубу, покрытую полиуретановой футеровкой для транспортировки шлама нефтеносного песка. Документ GB2028461 описывает износостойкий облицовочный материал трубы, который содержит уретановый каучуковый термореактивный материал, армированный частицами материала, предназначенного для транспортировки (угольная пыль, зерно или сахар) посредством транспортировки материала при затвердевании. Износостойкие трубы с эластомерным полимочевинным покрытием описаны в документе US6737134. К недостаткам полиуретановых покрытий относятся очень сложные способы нанесения покрытий на металлическую трубу.

Также известно использование композиций иономеров в качестве труб, футеровок труб и трубных покрытий (например, документы JP2000179752, JP2000352480, JP2000352479, JP2002249750, описывающие иономерные трубы толщиной 1,5 мм (0,05 дюймов), которые используются как антикоррозийный облицовочный материал для металлических труб, разработанных для водопроводов, водостоков; документы JP08011230 и JP08259704, описывающие термоусадочные, сшитые иономерные трубы для защиты труб и кабелей; документ EP0586877, описывающий термоусадочные, сшитые иономерные трубы с толщиной стен от 1,5 мм; документ JP3700192, описывающий термоусадочные, вспененные иономерные трубы; документ JP2000179752, описывающий использование эпоксидных грунтовок для приклеивания иономерных труб к водопроводным металлическим трубам).

Документы US2006/0154011 и JP63051135 описывают трубы из полиэтиленовых смесей с незначительным содержанием иономерных компонентов. Документ JP2000034415 описывает армированные стекловолокном найлоновые трубы, которые содержат незначительное количество иономерного компонента. Известны многослойные соэкструдированные трубы с иономерными слоями (документы EP209396; JP2004114389; JP2004098515; JP2001041360; JP59131447; и JP59131448). Документ JP3711305 описывает трубы, сделанные из композиций иономеров, заполненных 10-50 мас.% неорганических мелкозернистых частиц для использования в литиевых аккумуляторных батареях.

Документы US3429954, US3534465, US2006/0108016, JP2002248707, JP2002254493, JP2002257264, JP2002257265, JP2002327867, и US2005/0217747 описывают использование сополимеров поли(этилен-со-(метил) акриловой кислоты) в качестве клеевых слоев для присоединения полиэтиленовой футеровки к трубе. Документы JP2002248707, JP2002254493, JP2002257264, JP2002257265, JP2002327867, JP2003294174, и US2005/0257848 описывают использование иономеров в качестве клеевых слоев, которые используются для присоединения полиолефиновых футеровок труб к стальным трубам.

Известны металлические изделия, покрытые иономерами (патенты США 3826628, 4049904, 4092452, 4371583, 4438162, 5496652, US2006/0233955; и WO00/10737). Известны композиции иономерных порошковых покрытий (патенты США 3959539, 5344883, 6132883, 6284311, 6544596 и 6680082). Документ WO00/27892 описывает царапиноустойчивые и износостойкие иономеры, нейтрализованные, по меньшей мере, 2 ионами металла для защитных составов. Известны композиции кислотно-сополимерных порошковых покрытий (US4237037 и US5981086). Известны металлические изделия с порошковым покрытием с иономерами (патенты США 3991235, 4910046, 5036134, 5155162, и 6284311). Металлические порошковые покрытия, содержащие ангидрид-привитые полиолефины, описаны в документе US4048355. Металлические порошковые покрытия, содержащие кислотные сополимеры, описаны в документе US4237037. Коррозионно-стойкие наполненные металлическим цинком металлические покрытия с иономерами описаны в документе US5562989. В документе US5091260 описаны коррозионно-стойкие наполненные металлическим цинком металлические покрытия с кислотно-привитыми полиолефинами. В документе JP61045514 описаны иономерные покрытия для металлических труб. В документе US4407893 описаны способы порошкового покрытия для изготовления износостойких труб с покрытиями толщиной 0,04 дюйма смесями, заполненными песком, содержащими полиэтилены и иономеры. Известны износостойкие иономерные покрытия на стеклянных изделиях (патенты США 3836386, 3909487, 3922450, 3984608 и EP0798053). Износостойкие ионосодержащие покрытия описаны в документах US2004/0115399 и US2007/0504331.

Недостатком известных иономерных труб, футеровок труб и трубных покрытий толщиной около 1,5 мм и менее является их неспособность противостоять требуемым в процессе транспортировки температурам и сопротивлению на разрыв. Еще одним недостатком этих иономерных труб, футеровок труб и трубных покрытий является низкая износоустойчивость, что приводит к короткому сроку эксплуатации.

Задачей изобретения является получение изделия трубчатой или цилиндрической формы, имеющего самый близкий к центру слой, при этом самый близкий к центру слой имеет толщину около 0,001-102 мм или около 6,3-102 мм и содержит или изготовлен из композиции иономера, при этом иономер изготовлен из кислотного полимера, содержащего α-олефин, имеющего 2-10 атомов углерода, около 5-25 мас.% α,β-этиленненасыщенной карбоновой кислоты, имеющей 3-8 атомов углерода, и необязательно около 12-60 мас.% сложного эфира α,β-этиленненасыщенной карбоновой кислоты, все на основании общей массы кислотного полимера; и около 5-90% карбоновых кислот нейтрализовано ионами металла.

Изобретение также относится к способу, который включает этап, на котором протягивают или вставляют изделие во внутреннюю поверхность металлической трубы для изготовления металлической трубы с иономерной футеровкой; при этом изделие охарактеризовано выше.

Изобретение также относится к способу, который включает этапы, на которых укладывают пленку или лист, содержащие композицию иономера, на внутреннюю поверхность металлической трубы; нагревают металлическую трубу выше температуры размягчения композиции иономера; и позволяют металлической трубе остынуть для изготовления металлической трубы с иономерной футеровкой, при этом иономер охарактеризован выше.

Способ транспортировки абразивного материала, который включает этапы, на которых изготавливают изделие трубчатой или цилиндрической формы, описанное выше; изготавливают композицию абразивного материала для пропускания через изделие; пропускают композицию абразивного материала в один конец изделия трубчатой или цилиндрической формы и получают композицию абразивного материала из другого конца изделия трубчатой или цилиндрической формы.

Названия товарных знаков выполнены заглавными буквами.

Выражение «содержит», «включает», «характеризуется» или прочие их варианты, охватывают не исключающие понятия. Словосочетание «состоящий из» исключает любой другой элемент, этап или ингредиент, не указанный в пункте формулы изобретения. Неустойчивое выражение «в целом состоящий из» ограничивает объем формулы изобретения указанными материалами или этапами, включая те, которые не имеют материального воздействия на основные характеристики и характеристики новизны заявленного изобретения.

Предпочтительные α-олефины включают этилен, пропилен, 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-гептен, 3-метил-1-бутен, 4-метил-1-пентен и подобное, а также их смеси.

Сомономеры α,β-этиленненасыщенной карбоновой кислоты включают, кроме прочего, акриловую кислоту, метакриловую кислоту, итаконовую кислоту, малеиновую кислоту, малеиновый ангидрид, фумаровую кислоту, монометиловую малеиновую кислоту и их смеси.

Терполимер исходной кислоты может содержать 15-30 мас.% или 17-25 масс.% сополимеризованных звеньев сложного эфира α,β-этиленненасыщенной карбоновой кислоты на основании общей массы терполимера исходной кислоты, включающего метилакрилат, метилметакрилат, этилакрилат, этилметакрилат, пропилакрилат, пропилметакрилат, изопропилакрилат, изопропилметакрилат, бутилакрилат, бутилметакрилат, изобутилакрилат, изобутилметакрилат, трет-бутилакрилат, трет-бутилметакрилат, октилакрилат, октилметакрилат, ундецилакрилат, ундецилметакрилат, октадецилакрилат, октадецилметакрилат, додецилакрилат, додецилметакрилат, 2-этилгексилакрилат, 2-этилгексилметакрилат, изоборнилакрилат, изоборнилметакрилат, лаурилакрилат, лаурилметакрилат или их смеси.

Терполимер исходной кислоты содержит около 7-20 мас.% или более предпочтительно около 8-19 масс.%, сополимеризованных звеньев α,β-этиленненасыщенной карбоновой кислоты на основании общей массы терполимера исходной кислоты. Предпочтительные сомономеры α,β-этиленненасыщенной карбоновой кислоты включают акриловую кислоту, метилакриловую кислоту, итаконовую кислоту, малеиновую кислоту, малеиновый ангидрид, фумаровую кислоту, монометиловую малеиновую кислоту и их смеси.

Кислотные сополимеры могут необязательно включать другие насыщенные сомономеры в количестве около 0,1-50 мас.% или предпочтительно до около 30 мас.%, или еще лучше до около 20 мас.%, на основании общей массы сополимеров.

Сополимеры исходной кислоты могут быть полимеризованными, как описано в документах US3404134, US5028674, US6500888, и US6518365.

Иономеры нейтрализуются в количестве около 5-90% или предпочтительно около 10-50%, или еще более предпочтительно около 20-40%, ионами металла на основании общего содержания карбоновой кислоты сополимеров исходной кислоты, как рассчитано для сополимеров исходной кислоты, которые не были подвергнуты нейтрализации.

Ионы металла могут быть моновалентными, двухвалентными, трехвалентными, многовалентными или их смесями и включать натрий, калий, литий, серебро, ртуть, медь, бериллий, магний, кальций, стронций, барий, медь, кадмий, ртуть, олово, свинец, железо, кобальт, никель, цинк, алюминий, скандий, железо, иттрий, титан, цирконий, гафний, ванадий, тантал, вольфрам, хром, церий, железо и произвольные, а также их смеси. Указано, что когда ион металла является многовалентным, комплексообразующие агенты, такие как стеарат, олеат, салицилат и фенолят радикалы, могут быть включены, как описано в документе US 3404134.

Иономер может иметь температуру плавления около 80°С или выше, около 90°С или выше, или около 95°С или выше. Иономерный слой обеспечивает трубе высокую теплоустойчивость, которая требуется во многих сложных случаях использования. Иономер может иметь твердость по шкале Shore D (ASTM D2240, ISO 868) около 30-70, около 30-60, около 40-50, или около 60-70.

Подходящие иономеры коммерчески доступны от E. I. du Pont de Nemours and Company (DuPont), Уилмингтон, штат Делавэр.

Композиции могут использоваться с добавкам, включающими пластификаторы, технологические добавки, разжижающие присадки, смазочные материалы, ингибиторы горения, эластификаторы, нуклеирующие агенты, увеличивающие кристаллизацию, антиадгезивы, например, кремнезем, тепловые стабилизаторы, УФ-абсорберы, УФ-стабилизаторы, дисперсанты, поверхностно-активные вещества, хелатообразующее средства, связующее вещества, клеи, грунтовки, добавки, понижающие температуру плавления, и подобное. Обычно, общее количество добавок, которое используется в ионосодержащих составах, составляет до около 5 мас.% (на основании массы композиции иономера). Добавки, понижающие вязкость расплава, включают органические пероксиды. Альтернативно добавки, понижающие вязкость расплава, включают известные пероксидные-силаноловые добавки, которые часто включают пероксид, силан и катализатор. При необходимости, активаторы, такие как дибутилоловодилаураты, могут также присутствовать в композиции териономера составе в размере 0,01-0,05 мас.%, на основании общей массы композиции териономера. Также при необходимости, ингибиторы, такие как гидрохинон, монометиловый эфир гидрохинона, п-бензохинон и метилгидрохинон, могут быть добавлены с целью увеличения контроля и устойчивости реакции. Ингибиторы могут добавляться в размере менее чем около 5 мас.%, на основании общей массы композиции.

Композиция иономера может дополнительно включать наполнитель в размере 0,1 до 80 мас.% на основании общей массы наполненной композиции. Предпочтительно, наполнитель должен быть износостойким наполнителем, армирующим наполнителем или ослабляющим наполнителем. В состав наполнителей входит высокопрочное волокно, изготовленное из материалов, выбранных их группы, состоящей из стекловолокна, полиамидного волокна, KEVLAR (арамидное волокно, продукт DuPont, одно или несколько волокон, изготовленных из одного или нескольких ароматических полиамидов, при этом, по меньшей мере, 85% амидных (-CONH-) связей непосредственно прикреплены к двум ароматическим кольцам), графита, графитового волокна, кремнезема, кварца, керамики, карбида кремния, бора, глинозема, алюмосиликата, полиэтилена, полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, полиимида, жидкокристаллических полимеров, полипропилена, полиэстера, полиамида и подобного. Примеры ослабляющих наполнителей включают частицы износоустойчивых минералов, мрамора, сланца, гранита, песка, глиняного песка, силиката, известняка, глины, стекла, кварца, металлического порошка, алюминиевого порошка, порошка нержавеющей стали, металлического цинка, тугоплавких металлических боридов, карбидов, нитридов, оксидов, карбидов кремния, глинозема, сплавы окиси алюминия и двуокиси циркония, карбонат кальция, сульфат бария, силикат магния и подобное, а также их смеси.

Размер наполнителя, включенного в композицию иономера, зависит от толщины и диаметра иономерной трубы и может быть меньшим, чем толщина самой иономерной трубы. Смесь размеров частиц может быть использована для обеспечения высокой плотности включаемого наполнителя.

Изделие в форме трубы содержит самый близкий к центру слой, имеющий толщину около 6,3-102 мм (около 0,25-4 дюймов), содержащий ди-иономер (полученный из α-олефина и ненасыщенной кислоты) или 0,001-102 мм (около 0,00004-4 дюймов) териономера (произведенный из α-олефина, сложного эфира ненасыщенной кислоты и ненасыщенной кислоты), описанного выше. Труба может иметь круговой пустотелый профиль, а толщина стен может быть одинаковой по всей окружности трубы, или же, при необходимости, труба может иметь любой другой профиль, и толщина стен будет изменяться по окружности трубы. Иономер расположен как самый близкий к центру слой, что обеспечивает необходимую высокую износоустойчивость. Толщина иономерной трубы обеспечивает не только большой срок годности при использовании трубы в чрезвычайно абразивных условиях, но и также обеспечивает необходимое сопротивление на разрыв при использовании в условиях предусмотренных здесь высоких температур.

Иономерный слой может также иметь толщину около 3,2-102 мм, около 9,5-76 мм, или около 13-51 мм.

Иономерная труба может быть любого размера (включая внешний диаметр, внутренний диаметр и длину) для удовлетворения любых потребностей конечного использования. Например, кроме прочего, иономерная труба предпочтительно имеет внешний диаметр (ВД) около 2,54-254 см (около 1-100 дюймов), более предпочтительно около 25,4-152 см (около 10-60 дюймов), еще более предпочтительно около 51-102 см (около 20-40 дюймов). Например, кроме прочего, иономерная труба предпочтительно имеет длину около 1,5-12,2 м (около 5-40 футов), более предпочтительно около 3,1-9,1 м (около 10-30 футов), и еще более предпочтительно около 5,5-6,7 м (около 18-22 футов) для обеспечения пригодную длину для хранения, транспортировки и установки.

Иономерная труба может быть изготовлена посредством любого подходящего способа. Например, иономерная труба может быть образована посредством экструзии расплава, совместной экструзии расплава, формования полых изделий заливкой и медленным вращением формы, центробежного формования или любого другого известного способа. Например, иономерная труба может быть изготовлена посредством центробежного формования или формования полых изделий заливкой и медленным вращением формы. Для использования в способе центробежного формования, композиция иономера может быть в виде порошка, микрогранул или гранул. Известен способ изготовления труб путем центробежного формования (например, документ US 4115508).

Изделие может быть многослойной трубой, содержащей самый близкий к центру слой иономера, описанного выше, и внешний слой.

Примеры предпочтительных полимерных материалов внешнего слоя включают каучуки, эластомеры, термопластические эластомеры, кислотные терполимеры, терполимеры иономеров и подобное, а также их комбинации. Каучуки и эластомеры классифицируются как диеновые эластомеры, насыщенные эластомеры, термопластические эластомеры или неорганические эластомеры. Эти полимеры хорошо известны специалистам в данной области техники, и поэтому их описание опущено, в целях краткости описания.

Внешний слой может иметь любую толщину, например, около 0,1-102 мм (около 0,004- 4 дюймов), или около 1-25,4 мм (около 0,04-1 дюймов), или около 2,5-12,7 мм (около 0,1-0,5 дюймов).

Промежуточный слой или соединительный слой может быть расположен между внешним и самым близким к центру слоем. Материалы, которые могут использоваться в соединительных слоях, включают ангидридно- или кислотно-привитые материалы. Предпочтительными ангидридами и кислотами являются сомономеры α,β-этиленненасыщенной карбоновой кислоты, выбранные из группы, состоящей из акриловой кислоты, метилакриловой кислоты, итаконовой кислоты, малеиновой кислоты, малеинового ангидрида, фумаровой кислоты, монометил метилакриловой кислоты и их смесей. Наиболее предпочтительные кислоты и ангидриды выбираются из группы, состоящей из акриловой кислоты, малеинового ангидрида и их смесей. Предпочтительно, материалы, которые будут прививаться, выбирают из предпочтительных полимерных материалов, перечисленных выше.

Внешний слой может включать волокнистый наполнитель и необязательно термореактивную смолу или термореактивную смолу.

Волокнистый наполнитель может быть элементарным волокном, основной пряжей, лентой, однонаправленным листом, матом, тканью, трикотажным полотном, бумагой, нетканым материалом или тканым материалом, или их смесями. Волокно предпочтительно содержит высокопрочное волокно, такое как стекловолокно, непрерывное стекловолокно, полиарамидное волокно, арамидное волокно, графит, углеродное волокно, кремнезем, кварц, керамика, карбид кремния, бор, глинозем, алюмосиликат, полиэтилен, полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы, полиимид, жидкокристаллические полимеры, полипропилен, полиэстер, полиамид и подобное, и предпочтительно имеет толщину около 3-30 мкм.

Волокно может быть пропитано смолой («препрег»), например, термопластичными или предпочтительно термореактивными смолами. Подходящие смолы для пропитки слоев волокна включают полиэстеровую, ароматическую, алифатическую, циклоалифатическую или ангидрид эпоксидную смолы, смолу сложных виниловых эфиров, виниловую, акриловую, модифицированную акриловую, уретановую, фенольную, полиамидную, бисмалеимидную, полимочевинную, силоксан модифицированную смолы, и подобное, и их комбинации.

Известны волокнистые наполнители термопластической трубы (например, документы US4081302, 4521465, 5629062, 5931198, 6737134, и 7018691; US2006/0151042; и WO2004/068016).

Клей может быть нанесен на иономерную трубу и многослойную иономерную трубу, перед нанесением внешнего слоя армирования и/или клей может быть нанесен на слой армирования после его нанесения на иономерную трубу и многослойную иономерную трубу. Внешнюю поверхность иономерной трубы и многослойной иономерной трубы можно нагревать для улучшения приклеивания и/или для внедрения слоя армирования. Подходящие клея могут включать насыщенные смолы, описанные выше, или любой другой клей, известный из уровня техники.

Волокнистый наполнитель может быть нанесен на иономерную трубу и многослойную иономерную трубу посредством любого известного способа. Например, волокнистый наполнитель может быть нанесен известным способом намотки волокон путем намотки волокнистого наполнителя на иономерную трубу и многослойную иономерную трубу или путем завертывания иономерной трубы и многослойной иономерной трубы в волокнистый наполнитель.

Изделие может быть в виде многослойной трубы, содержащей самый близкий к центру слой, который содержит иономер, и внешний слой, который содержит металл, предпочтительно в виде металлической трубы.

Однослойный или многослойный иономер (например, в виде трубы, пленки или листа) может быть прикреплен (приклеен) или не прикреплен к металлическому внешнему слою. Однослойный или многослойный иономер может быть самоклеющимся к металлическому слою или приклеенным посредством клейкой грунтовки, покрытия или оболочки. Как используется в данном описании, когда речь идет о «самоклеющейся» композиции иономера к металлическому слою, подразумевается, что не существует промежуточного слоя, такого как грунтовка, или тонкого клеевого слоя между металлом и композицией иономера или композицией многослойного иономера. Композиция иономера, описанная в данном описании, имеет преимущество в формировании прочного приклеивания к металлической трубе.

Труба может содержать самый близкий к центру слой, содержащий композицию иономера; промежуточный слой, содержащий полимерный материала (например, полимерные материалы, описанные выше); и внешний слой, содержащий металл.

Труба может содержать самый близкий к центру слой, содержащий композицию иономера; промежуточный слой, содержащий полимерный материал; и внешний слой, содержащий металл, при этом иономерный слой приклеен к слою полимерного материала, а слой из полимерного материала приклеен к металлическом слою.

Труба может содержать самый близкий к центру слой, содержащий композицию иономера; промежуточный слой, содержащий полимерный материал; и внешний слой, содержащий металл, при этом иономерный слой самостоятельно приклеивается к полимерному слою, а полимерный слой самостоятельно приклеивается к металлическому слою.

Труба может также содержать промежуточный слой, содержащий материал волокнистого наполнителя, содержащий высокопрочное волокно и необязательно термореактивную смолу, как описано выше.

Металлическая труба может содержать углеродистую сталь, сталь, нержавеющую сталь, чугун, оцинкованную сталь, алюминий, медь и подобное, чтобы обеспечить физические свойства для предполагаемых способов подачи материала.

Металлическая труба может иметь любые размеры, включая толщину, внешний диаметр, внутренний диаметр и длину для подходящего использования. Труба может иметь круговой пустотелый профиль, а толщина стен может быть одинаковой по всей окружности трубы, или же, при необходимости, труба может иметь любой другой профиль, и толщина стен будет изменяться по окружности трубы. Например, металлическая труба может иметь толщину примерно около 6,3-51 мм (около 0,25-2 дюймов), около 9,5-38 мм (около 0,375-1,5 дюймов), около 13-25,4 мм (около 0,5-1 дюйма). Металлическая труба может иметь внешний диаметр (ВД) около 5,1-254 см (около 2-100 дюймов), около 25,4-152 см (около 10-60 дюймов), около 51-102 см (около 20-40 дюймов). Металлическая труба может иметь длину около 1,5-12,2 м (около 5-40 футов), около 3,1-9,1 м (около 10-30 футов), или около 5,5-6,7 м (около 18-22 футов) для обеспечения подходящей длины для хранения, манипулирования и установки.

Металлическая труба с иономерной футеровкой может быть произведена любым известным способом, при этом иономерная труба может служить в качестве футеровки для металлической трубы. Известны способы внутренней облицовки трубы с использованием полимерной футеровки (например, патенты США 3315348, 3429954, 3534465, 3856905, 3959424, 4207130, 4394202, 4863365, 4985196, 4998871, 5072622, 6723266; US2006/0093436; US2006/0108016; US2006/0124188; US2006/0151042; и EP0848659).

Для увеличения приклеивания и устойчивости, внутренняя поверхность металлической трубы может быть предварительно обработана. Такие обработки включают удаление окалины посредством пескоструйной обработки, обдувки металлической крошкой или дробеструйной очистки, кислотного травления, очистки металлической поверхности растворителями или химическими веществами для удаления смазки и/или оксидных слоев, и применение клейких грунтовок, покрытий или слоев.

Металлическая труба с иономерной футеровкой может быть изготовлена посредством протяжки или вставки, заранее подготовленной иономерной трубы или многослойной иономерной трубы, содержащей самый близкий к центру слой толщиной около 6,3-102 мм, содержащий описанную выше композицию иономера, в заранее подготовленную металлическую трубу, причем внешний диаметр иономерной трубы должен быть меньше внутреннего диаметра металлической трубы. Способ производства металлической трубы с иономерной футеровкой включает следующие варианты осуществления:

A: (i) протяжка или вставка заранее подготовленной иономерной трубы или многослойной иономерной трубы через металлическую трубу; (ii) нагревание металлической трубы с иономерной футеровкой выше температуры размягчения композиции иономера; и (iii) охлаждение металлической трубы.

B: (i) нагревание металлической трубы выше температуры размягчения композиции иономера; (ii) протяжка или вставка заранее подготовленной иономерной трубы или многослойной иономерной трубы в нагретую металлическую трубу; и (iii) охлаждение металлической трубы.

C: (i) нанесение слоя клея или клейкой грунтовки на внешнюю поверхность иономерной трубы или многослойной иономерной трубы; и (ii) протяжка или вставка обработанной клеем иономерной трубы или многослойной иономерной трубы в металлическую трубу.

D: (i) нанесение слоя клея или клейкой грунтовки на внутреннюю поверхность металлической трубы; и (ii) протяжка или вставка иономерной трубы или многослойной иономерной трубы в обработанную клеем металлическую трубу.

E: (i) нанесение слоя клея или клейкой грунтовки на внешнюю поверхность иономерной трубы или многослойной иономерной трубы; и (ii) протяжка или вставка обработанной клеем иономерной трубы или многослойной иономерной трубы в металлическую трубу; (iii) нагревание металлической трубы выше температуры размягчения композиции иономера; и (iv) охлаждение металлической трубы.

F: (i) нанесение слоя клея или клейкой грунтовки на внутреннюю поверхность металлической трубы; и (ii) протяжка или вставка иономерной трубы или многослойной иономерной трубы в обработанную клеем металлическую трубу; (iii) нагревание металлической трубы выше температуры размягчения композиции иономера; и (iv) охлаждение металлической трубы.

G: (i) нанесение слоя клея или клейкой грунтовки на внешнюю поверхность иономерной трубы или многослойной иономерной трубы; (ii) нагревание металлической трубы выше температуры размягчения композиции иономера; (iii) протяжка или вставка обработанной клеем иономерной трубы или многослойной иономерной трубы в нагретую металлическую трубу; и (iv) охлаждение металлической трубы.

H: (i) нанесение слоя клея или клейкой грунтовки на внутреннюю поверхность металлической трубы; (ii) нагревание обработанной клеем металлической трубы выше температуры размягчения композиции иономера; и (iii) протяжка или вставка иономерной трубы или многослойной иономерной трубы в нагретую металлическую трубу; и (iv) охлаждение металлической трубы.

В специфических вариантах осуществления, способ приклеивания иономерной трубы или многослойной иономерной трубы к металлической трубе включает (a) удаление окалины и очистку внутренней поверхности металлической трубы; (b) нагревание металлической трубы до температуры около 150-400°С, предпочтительно около 150-300°С, и еще лучше около 175-225°С; (c) протяжку или вставку иономерной футеровки (трубы) или многослойной иономерной футеровки (трубы) в горячую металлическую трубу; и (d) охлаждение металлической трубы с иономерной футеровкой до температуры окружающей среды.

Например, способ изготовления металлической трубы с иономерной футеровкой с использованием самоклеющейся футеровки (трубы) включает удаление окалины, удаление смазки и очистки, как описано выше. Затем металлическая труба нагревается в печи, термокамере, на газовой кольцевой горелке, электрическими нагревательными приборами, радиационными нагревателями, индукционным нагреванием, высокочастотными электронагревателями и подобными приборами, и нагревание может быть прекращено в некоторой части процесса, или же, металлическая труба может нагреваться постоянно, как в случае индукционного нагревания, на протяжении всего процесса. При нагревании металлическая труба расширяется. Иономерная футеровка (труба) или многослойная иономерная футеровка (труба) протягивается в горячую металлическую трубу. Иономерная и многослойная иономерная футеровка предпочтительно имеет ВД, который не более чем на 0,1 дюйма (2,5 мм) меньше, чем внутренний диаметр (ВнД) ненагретой металлической трубы, более предпочтительно ВД не более чем на 1,3 мм меньше, чем ВнД, еще более предпочтительно ВД не более чем на 0,64 мм меньше, чем ВнД. Более предпочтительно, ВД иономерной и многослойной иономерной футеровки является почти равным ВнД ненагретой металлической трубы. По мере того как нагретая конструкция металлическая труба-иономерная футеровка остывает, металлическая труба будет уменьшаться в диаметре и осуществлять более плотный контакт с внешней поверхностью иономерной футеровки, вызывая ее пластификацию и приклеивание к внутренней поверхности металлической трубы. Альтернативно, иономерная футеровка (труба) и многослойная футеровка (труба) могут быть вставлены в металлическую трубу перед нагреванием.

При необходимости, перед нагреванием металлической трубы и вставки иономерной и многослойной иономерной футеровки (трубы), клейкая грунтовка, покрытие или слой могут быть нанесены на внутреннюю поверхность металлической трубы, внешнюю поверхность иономерной и многослойной иономерной футеровки или на обе поверхности, в виде раствора или твердого вещества для усиления межслойного склеивания.

Способ изготовления металлической трубы с иономерной футеровкой включает укладку предварительно подготовленной иономерной пленки или листа, или многослойной иономерной пленки или листа на заранее подготовленную металлическую трубу. Способ изготовления металлической трубы с иономерной футеровкой включает A: (i) укладку внутри металлической трубы иономерной пленки или листа, или многослойной иономерной пленки или листа; (ii) нагревание металлической трубы выше температуры размягчения композиции иономера; и (iii) охлаждение металлической трубы; B: (i) нанесение слоя клея или клейкой грунтовки на внешнюю поверхность иономерной пленки или листа, или многослойной иономерной пленки или листа; и (ii) расположение на внутренней стороне металлической трубы иономерной пленки или листа, или многослойной иономерной пленки или листа; C: (i) нанесение слоя клея или клейкой грунтовки на внутреннюю поверхность металлической трубы; и (ii) укладку на внутренней стороне металлической трубы иономерной пленки или листа, или многослойной иономерной пленки или листа; или D: (i) нанесение слоя клея или клейкой грунтовки на внешнюю поверхность иономерной пленки или листа, или многослойной иономерной пленки или листа; (ii) укладку на внутренней поверхности металлической трубы иономерной пленки или листа, или многослойной иономерной пленки или листа; (iii) нагревание металлической трубы выше температуры размягчения композиции иономера; (iv) охлаждение металлической трубы.

Иономерная пленка или лист и многослойная иономерная пленка или лист могут быть произведены любым известным способом, например, формованием из расплава, формованием пленки экструзией с раздувом, формованием пленки или листа, экструзией из расплава, формованием листов экструзией профилированных изделий, каландрированием и подобными. Пленки и листы могут подвергаться вторичному процессу формирования, например, сложением предварительно сформированных листов для изготовления более толстых листов посредством известных способов каландрирования.

Пример способа получения металлической трубы с иономерной футеровкой с самоклеющимся иономерным листом включает удаление окалины с внутренней поверхности металлической трубы, с последующим удалением смазки и очисткой. После чего внутренняя поверхность металлической трубы покрывается иономерным листом, предпочтительно листом, который накладывается на себя на 0,5-4 дюйма для образования шва. Шов может быть запаянный, или же лишние части листа могут быть обрезаны, а концы листа, при необходимости, могут быть запаяны. После этого, металлическая труба нагревается, как описано выше, до температуры 150-400°С, 150-300°С, или 175-225°С. По мере того как нагретая конструкция металлическая труба-иономерная футеровка остывает, металлическая труба будет осуществлять более плотный контакт с внешней поверхностью иономерной футеровки, вызывая ее пластификацию и приклеивание к внутренней поверхности металлической трубы.

При необходимости, перед нагреванием металлической трубы и вставки иономерной пленки или листа или многослойной иономерной пленки или листа, клейкая грунтовка, покрытие или слой могут быть нанесены на внутреннюю поверхность металлической трубы, внешнюю поверхность иономерной и многослойной иономерной футеровки, или на обе поверхности, в виде раствора или твердого вещества с целью усилить межслойное склеивание.

Металлическая труба с иономерной футеровкой может быть произведена посредством способов порошкового покрытия. Известны сп