Композиции для нанесения покрытия и способы их изготовления

Композиции для нанесения покрытия и способы их изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Данная заявка испрашивает приоритет на основе Предварительных Патентных Заявок США №№: 61/711865, поданной 10 октября 2012 под названием «Композиции для нанесения покрытия и способы их изготовления», и 61/863697, поданной 8 августа 2013 под названием «Способ нанесения покрытия на трубу». Таким образом, содержание указанных патентных заявок явным образом включено в подробное описание данной заявки посредством ссылок.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к композициям для нанесения покрытия, способам их изготовления и способам нанесения этих композиций для нанесения покрытий. Кроме того, данное изобретение относится к способу и устройству для нанесения покрытия на металлическую основу, например, на удлиненную металлическую трубчатую основу, такую как трубу. Наиболее конкретно, данное покрытие можно использовать в качестве антикоррозионного покрытия на трубе, предназначенной для использования в трубопроводах для нефти, газа и воды.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В качестве антикоррозионного покрытия на трубах часто применяют наплавляемое эпоксидное покрытие (НЭП). НЭП состоит из твердой эпоксидной смолы, которую наносят на чистую, горячую трубу, обычно с использованием технологии напыления порошковых материалов. При контакте с горячей трубой порошок НЭП плавится, образуя в целом однородную поверхность пленки. Покрытия НЭП обеспечивают превосходные антикоррозионные свойства, но обладают плохими изгибаемостью при низких температурах и стойкостью к ударным нагрузкам, когда их применяют в качестве однослойного покрытия и, таким образом, они склонны к повреждениям при ударах в ходе транспортировки. Однослойные покрытия НЭП склонны также поглощать воду при воздействии повышенных температур (выше 50°С) в горячих и влажных средах; это, в свою очередь, может привести к вспучиванию покрытия, если при формировании монтажных соединений применяют индукционный нагрев. НЭП можно наносить в виде двухслойного покрытия, чтобы обеспечить износоустойчивые физические свойства и свести к минимуму повреждения в ходе эксплуатации, транспортирования и монтажа. Однако двухслойные покрытия НЭП являются неконкурентоспособными по цене.

Патент США 5178902, выданный на имя автора данной заявки, описывает композиционное покрытие для труб с высокими характеристиками, включающее три слоя материала, а именно покрытие НЭП, на которое нанесен адгезионный слой, с последующим поверхностным слоем из полиолефина. Поверхностный слой из полиолефина представляет собой несшитый полиолефин и обеспечивает очень хорошую ударопрочность. Он также предотвращает проникновение влаги и стоек к повышенным температурам окружающей среды (например, выше 50°С, но ниже 80°С) в горячих и влажных средах. Основной задачей промежуточного адгезионного слоя является связать полиолефиновый слой с покрытием НЭП. Обычно, без использования такого адгезионного слоя, могут возникнуть некоторые сложности в получении прочной и надежной связи между покрытием НЭП и верхним полиолефиновым покрытием. Кроме того, при таком подходе стоимость такой системы может быть значительно выше, чем у основной конкурирующей системы, которая представляет собой только однослойное покрытие НЭП.

Другие подходы существующего уровня техники включают «совмещение» верхнего покрывающего полиолефинового слоя с покрытием НЭП с использованием в верхнем покрывающем слое смеси эпоксидного соединения и полиолефина. Такие подходы существующего уровня техники можно найти в Патентах США 5198497 (Mathur), 5709948 (Perez et al.) и WO 2007/022031, опубликованном 22 февраля 2007 (Perez et al.). При смешивании композиции требуются относительно высокие температуры, чтобы полимеризировать компонент эпоксидной смолы. Тот факт, что полимеризация происходит в ходе смешивания двух компонентов, то есть в присутствии полиолефина, создает так называемую «взаимопроникающую полимерную сеть». Такие высокие температуры требуют применения высших полиолефинов, таких как полипропилен. Также Perez et al., Патенты США 8231943 и 7790288 и патентная публикация 2007/0034316, описывают взаимопроникающие полимерные сети, содержащие полиолефин (во всех случаях полипропилен) и эпоксидную смолу. Однако, хотя эти композиции на основе взаимопроникающих полимерных сетей, по-видимому, хорошо работают, для их изготовления требуется значительная квалификация, затраты и высокие температуры, из-за требований к взаимопроникающей полимерной сети. В особенности для полимеризации по меньшей мере одного компонента из полиолефина и эпоксидной смолы в присутствии другого с целью получения взаимопроникающей сети требуется значительно более высокая температура и сложное оборудование.

Другие покрытия существующего уровня техники включают смеси полиолефина и эпоксидной смолы, предложенные в Патенте США 4345004 (Miyake et al.). Однако смеси, приведенные в качестве примера в патенте Miyake et al., не являются столь стабильными, как это можно считать желательным, поскольку эпоксидный компонент стремится отделиться в виде фазы, отдельной от полиолефинового компонента, или же для нанесения этих смесей необходимы растворители. Последнее обстоятельство создает проблемы пористости покрытия, в результате выделения газообразных остатков растворителя.

Недавно было обнаружено, что желательно получать сшитый наружный полиолефиновый слой. Сшитые полиолефины обеспечивают значительно улучшенную термостойкость, являются значительно более ударопрочными и обычно более износостойкими, чем их несшитые эквиваленты. Однако, что присуще их природе, плавление сшитого полиолефина требует значительно более высокой температуры, что может привести к невозможности или непрактичности его экструдирования непосредственно на трубу, или, что еще хуже, на покрытие НЭП, которое уже нанесено на трубу, так как температура, при которой можно экструдировать сшитый полиолефин, часто превышает температуру плавления слоя НЭП.

Таким образом, было бы желательно обеспечить покрытие для трубы, которое преодолевает одну или большее количество проблем существующего уровня техники. Также было бы желательно обеспечить способ нанесения на трубу покрытия, который преодолевает такие проблемы и/или является более эффективным в экономическом отношении, чем способы существующего уровня техники.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном аспекте данное патентное описание относится к способу нанесения покрытия на удлиненное металлическое трубчатое изделие, включающему:

(a) нагревание удлиненного металлического трубчатого изделия;

(b) нанесение на удлиненное металлическое трубчатое изделие наплавляемого эпоксидного покрытия;

(c) нанесение на наплавляемое эпоксидное покрытие композиции для нанесения покрытия;

где композиция для нанесения покрытия представляет собой расплавленную смесь следующих компонентов:

(i) эпоксидного концентрата А,

(ii) концентрата В наполнителя,

(iii) полиолефина, и, возможно

(iv) силана в качестве усилителя адгезии;

где эпоксидный концентрат А находится в твердом виде и содержит в виде смеси:

(А1) отверждаемую эпоксидную смолу в твердой форме;

(А2) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из: (i) усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; или (ii) смеси полиолефина и усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, реакционноспособные по отношению к отверждаемой эпоксидной смоле в твердом состоянии; и где эпоксидный концентрат не содержит отверждающего агента; и

где концентрат наполнителя В находится в твердой форме и содержит в виде смеси:

(B1) компонент наполнителя в виде порошка;

(B2) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из (i) усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина, или (ii) смеси полиолефина и усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, совместимые с компонентом наполнителя и/или обладающие сродством к нему;

(В3) отверждающий агент, способный отверждать эпоксидную смолу; при этом концентрат В наполнителя не содержит эпоксидной смолы.

В другом аспекте данное описание относится к способу нанесения покрытия на удлиненное металлическое трубчатое изделие, включающему:

(a) нагревание удлиненного металлического трубчатого изделия;

(b) нанесение на удлиненное металлическое трубчатое изделие наплавляемого эпоксидного покрытия;

(c) нанесение на наплавляемое эпоксидное покрытие композиции покрытия;

где композиция покрытия представляет собой расплавленную смесь следующих компонентов:

(i) эпоксидного концентрата А,

(ii) концентрата В наполнителя,

(iii) концентрата С отверждающего агента,

(iv) полиолефина, и, возможно,

(v) силана в качестве усилителя адгезии;

где эпоксидный концентрат А находится в твердой форме и содержит в виде смеси:

(А1) отверждаемую эпоксидную смолу в твердой форме;

(А2) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из (i) усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина, или (ii) смеси полиолефина и усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, реакционноспособные по отношению к отверждаемой эпоксидной смоле в твердой форме; и где эпоксидный концентрат не содержит отверждающего агента; и

где концентрат В наполнителя находится в твердой форме и содержит в виде смеси:

(B1) компонент наполнителя в виде порошка;

(B2) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из (i) усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина или (ii) смеси полиолефина и усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, совместимые с компонентом наполнителя и/или обладающие сродством к нему; и где концентрат наполнителя не содержит отверждающего агента; и

где концентрат С отверждающего агента находится в твердой форме и содержит в виде смеси:

(С1) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из (i) полиолефина; (ii) усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина, или (ii) смеси полиолефина и усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; причем указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, реакционноспособные по отношению к компоненту наполнителя; и

(С2) отверждающий агент, способный отверждать эпоксидную смолу; при этом концентрат отверждающего агента не содержит эпоксидной смолы.

В дополнительном аспекте данное патентное описание относится к эпоксидному концентрату А для применения в раскрытом здесь способе, который содержит в виде смеси:

(А1) отверждаемую эпоксидную смолу в твердой форме; и

(А2) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из (i) усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина, или (ii) смеси полиолефина и усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, реакционноспособные по отношению к отверждаемой эпоксидной смоле в твердой форме;

при этом эпоксидный концентрат А не содержит отверждающего агента.

В еще одном аспекте данное патентное описание относится к концентрату В наполнителя для использования в раскрытом в тексте данного описания способе, который содержит в виде смеси:

(B1) компонент наполнителя в виде порошка;

(B2) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из (i) усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина, или (ii) смеси полиолефина и усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, совместимые с компонентом наполнителя и/или обладающие сродством к нему;

(В3) отверждающий агент, способный отверждать эпоксидную смолу;

при этом концентрат не содержит эпоксидной смолы.

В еще одном дополнительном аспекте данное патентное описание относится к концентрату В наполнителя для использования в раскрытом в тексте данного описания способе, который содержит в виде смеси:

(B1) компонент наполнителя в виде порошка; и

(B2) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из (i) усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина, или (ii) смеси полиолефина и усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, совместимые с компонентом наполнителя и/или обладающие сродством к нему;

при этом концентрат не содержит эпоксидной смолы.

В еще одном аспекте данное патентное описание относится к концентрату В наполнителя для использования в раскрытом в тексте данного описания способе, состоящему в основном из смеси следующих компонентов, (в % масс.,): примерно 28% полиэтилена; примерно 2% привитого полиэтилена; примерно 1% силана; примерно 68% порошка наполнителя; и примерно 1% отверждающего агента.

В другом дополнительном аспекте данное патентное описание относится к концентрату С отверждающего агента для использования в раскрытом в тексте данного описания способе, содержащему в виде смеси:

(С1) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из (i) полиолефина; (ii) усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина, или (ii) смеси полиолефина и усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, совместимые с компонентом наполнителя и/или обладающие сродством к нему; и

(С2) отверждающий агент, способный отверждать эпоксидную смолу; при этом концентрат отверждающего агента не содержит эпоксидной смолы.

В еще одном дополнительном аспекте данное патентное описание относится к комплекту для изготовления композиции для нанесения покрытия, включающему:

[a] эпоксидный концентрат А, описанный в данном тексте;

[b] концентрат В наполнителя, описанный в данном тексте;

[c] инструкции по осуществлению раскрытого здесь способа, для изготовления композиции для нанесения покрытия, причем указанные инструкции включают инструкции по объединению эпоксидного концентрата с концентратом наполнителя, полиолефином и, возможно, усилителем адгезии/добавкой, усиливающей совместимость, и расплавлению указанной комбинации с получением композиции для нанесения покрытия.

В еще одном дополнительном аспекте данное патентное описание относится к комплекту, включающему:

[a] эпоксидный концентрат А, описанный в данном тексте;

[b] концентрат В наполнителя, описанный в данном тексте;

[c] концентрат С отверждающего агента, описанный в данном тексте;

[d] инструкции по осуществлению описанного здесь способа, для изготовления композиции для нанесения покрытия, причем указанные инструкции включают инструкции по объединению эпоксидного концентрата, концентрата наполнителя, концентрата отверждающего агента, полиолефина и, возможно, усилителя адгезии/добавки, усиливающей совместимость, а также расплавлению указанной комбинации с получением композиции для нанесения покрытия.

В другом аспекте данное описание относится к способу получения композиции для нанесения покрытия, включающему:

- объединение эпоксидного концентрата А, описанного в данном тексте, концентрата В наполнителя, описанного в данном тексте, полиолефина и, возможно, силана в качестве усилителя адгезии, с получением по существу однородной смеси;

- расплавление по существу однородной смеси с получением композиции для нанесения покрытия.

В дополнительном аспекте данное описание относится к способу нанесения покрытия на удлиненное металлическое трубчатое изделие, имеющее внешнюю и внутреннюю поверхности, который включает, в единой последовательности: (а) нанесение на внешнюю поверхность композиции сшиваемого полиолефина, включающей отверждаемую эпоксидную смолу, усиливающий совместимость полимер, отверждающий агент, способный отверждать эпоксидную смолу, (i) порошок наполнителя и/или (ii) полые микрошарики и/или стеклянные микросферы, с получением на ней полиолефинового покрытия; (b) воздействие на это полиолефиновое покрытие посредством источника энергии, таким образом сшивая полиолефиновое покрытие, превращая полиолефиновое покрытие в сшитое полиолефиновое покрытие; и (с) быстрое охлаждение сшитого полиолефинового покрытия.

В одном из примеров воплощения изобретения нанесение композиции сшиваемого полиолефина включает экструзию на внешнюю поверхность горячей, расплавленной композиции сшиваемого полиолефина.

В дополнительном примере воплощения изобретения нанесение композиции сшиваемого полиолефина включает нанесение на внешнюю поверхность порошкового покрытия из композиции сшиваемого полиолефина.

В еще одном примере воплощения изобретения нанесение композиции сшиваемого полиолефина включает и нанесение на внешнюю поверхность порошкового покрытия из композиции сшиваемого полиолефина, и экструзию на внешнюю поверхность горячей, расплавленной композиции сшиваемого полиолефина.

В одном из примеров воплощения изобретения композиция сшиваемого полиолефина является несшитой.

В дополнительном примере воплощения изобретения композиция сшиваемого полиолефина является частично сшитой, и сшитое полиолефиновое покрытие содержит более высокий процент сшитого полиолефина, чем композиция сшиваемого полиолефина.

В одном примере воплощения изобретения источник энергии представляет собой источник инфракрасной энергии, источник ультрафиолетовой энергии, электронный пучок, источник микроволновой энергии, индукционную катушку, источник горячего воздуха и/или конвекционную печь.

В еще одном примере воплощения изобретения быстрое охлаждение сшитого полиолефинового покрытия включает быстрое охлаждение холодной водой.

В еще одном примере воплощения изобретения быстрое охлаждение в холодной воде включает быстрое охлаждение внутренней поверхности.

В дополнительном примере воплощения изобретения быстрое охлаждение холодной водой включает быстрое охлаждение внешней поверхности. В некоторых примерах воплощения быстрое охлаждение внешней поверхности включает быстрое охлаждение ламинарным потоком.

В еще одном примере воплощения изобретения способ дополнительно включает, в единой последовательности и перед стадией (a):(d) очистку внешней поверхности. В некоторых примерах воплощения очистка включает обдувку сжатым воздухом и//или промывку кислотой указанной внешней поверхности.

В одном из примеров воплощения изобретения способ дополнительно включает, в единой последовательности и перед стадией (а):(е) нагревание внешней поверхности. В дополнительном примере воплощения изобретения способ дополнительно включает, в единой последовательности перед стадией (а) и после стадии (d):(е) нагревание внешней поверхности. В некоторых примерах воплощения нагревание проводят до температуры от 160 до 240°С.

В еще одном примере воплощения изобретения способ дополнительно включает, в единой последовательности перед стадией (a):(f) нанесение антикоррозионного слоя. В одном из примеров воплощения изобретения способ дополнительно включает, в единой последовательности перед стадией (а) и после стадии (d):(f) нанесение антикоррозионного слоя. В дополнительном примере воплощения изобретения способ дополнительно включает, в единой последовательности перед стадией (а) и после стадии (е):(f) нанесение антикоррозионного слоя. В некоторых примерах воплощения антикоррозионный слой представляет собой наплавленное эпоксидное соединение, а нанесение антикоррозионного слоя представляет собой нанесение покрытия напылением. В некоторых других примерах воплощения антикоррозионный слой представляет собой жидкую эпоксидную смолу, а нанесение антикоррозионного слоя проводят напылением или покраской.

В дополнительном примере воплощения изобретения способ дополнительно включает, в единой последовательности перед стадией (а):(g) нанесение адгезионного слоя. В одном примере воплощения изобретения способ дополнительно включает, в единой последовательности, перед стадией (а) и после стадии (d):(g) нанесение адгезионного слоя. В еще одном примере воплощения изобретения способ дополнительно включает, в единой последовательности, перед стадией (а) и после стадии (е):(g) нанесение адгезионного слоя. В дополнительном примере воплощения изобретения способ дополнительно включает, в единой последовательности, перед стадией (а) и после стадии (f):(g) нанесение адгезионного слоя. В некоторых примерах воплощения нанесение адгезионного слоя проводят методом экструзии адгезива на указанную внешнюю поверхность. В некоторых других примерах воплощения нанесение адгезионного слоя проводят путем напыления адгезива на указанную внешнюю поверхность.

В еще одном примере воплощения изобретения композиция сшиваемого полиолефина содержит полиэтилен или полипропилен.

В еще одном аспекте патентное описание относится к устройству для нанесения покрытия на движущееся удлиненное металлическое трубчатое изделие, которое включает: (а) блок экструзионной головки; (b) блок источника энергии; (с) блок охлаждающего устройства; и (d) транспортирующее устройство, для перемещения удлиненного металлического трубчатого изделия между блоками.

В одном из примеров воплощения изобретения блок экструзионной головки включает плоскую экструзионную головку или экструзионную головку с круглым сечением.

В дополнительном примере воплощения изобретения блок источника энергии включает источник инфракрасной энергии, источник ультрафиолетовой энергии, электронный пучок, источник микроволновой энергии, индукционную катушку, источник горячего воздуха и/или конвекционную печь.

В еще одном примере воплощения изобретения блок охлаждающего устройства включает систему распределения воды, которая распределяет холодную воду по удлиненному металлическому трубчатому изделию. В некоторых примерах воплощения система распределения воды распределяет холодную воду по внешней поверхности удлиненного металлического трубчатого изделия. В некоторых примерах воплощения система распределения воды распределяет холодную воду по внутренней поверхности удлиненного металлического трубчатого изделия.

В одном из примеров воплощения изобретения устройство дополнительно включает блок очистки. В некоторых примерах воплощения блок очистки включает струйное устройство и/или устройство для промывки кислотой.

В дополнительном примере воплощения изобретения устройство дополнительно включает блок предварительного нагрева. В некоторых примерах воплощения блок предварительного нагрева включает нагреватель.

В еще одном примере воплощения изобретения устройство дополнительно включает блок нанесения антикоррозионного слоя. В некоторых примерах воплощения блок нанесения антикоррозионного слоя включает устройство для нанесения покрытия распылением, или устройство для нанесения порошка.

В одном из примеров воплощения изобретения устройство дополнительно включает блок нанесения адгезионного слоя. В некоторых примерах воплощения блок нанесения адгезионного слоя включает устройство для нанесения адгезионного слоя.

Изобретение дополнительно обеспечивает устройство для нанесения покрытия на стационарное удлиненное металлическое трубчатое изделие, включающее: (а) направляющую, проходящую вблизи удлиненного металлического трубчатого изделия и, главным образом, параллельно ему; (b) систему каретки, помещенную на направляющую и включающую экструзионную головку, источник энергии и охлаждающее устройство; и (с) транспортную систему, для перемещения системы каретки вдоль направляющей.

В одном из примеров воплощения изобретения экструзионная головка представляет собой плоскую экструзионную головку или экструзионную головку с круглым сечением.

В дополнительном примере воплощения изобретения источник энергии представляет собой источник инфракрасной энергии, источник ультрафиолетовой энергии, электронный пучок, источник микроволновой энергии, индукционную катушку, источник горячего воздуха и/или конвекционную печь.

В еще одном примере воплощения изобретения охлаждающее устройство включает систему распределения воды, которая распределяет холодную воду по удлиненному металлическому трубчатому изделию. В некоторых примерах воплощения система распределения воды распределяет холодную воду по внешней поверхности удлиненного металлического трубчатого изделия. В некоторых примерах воплощения система распределения воды распределяет холодную воду по внутренней поверхности удлиненного металлического трубчатого изделия.

В одном примере воплощения изобретения устройство дополнительно включает блок очистки. В некоторых примерах воплощения блок очистки включает струйное устройство и/или устройство для промывки кислотой.

В дополнительном примере воплощения изобретения устройство дополнительно включает нагреватель.

В еще одном примере воплощения изобретения устройство дополнительно включает устройство для нанесения антикоррозионного слоя. В некоторых примерах воплощения устройство для нанесения антикоррозионного слоя представляет собой устройство для нанесения покрытия распылением или устройство для нанесения порошка.

В одном из примеров воплощения изобретения устройство дополнительно включает устройство для нанесения адгезионного слоя.

В дополнительном примере воплощения данного изобретения система каретки включает единственную каретку.

В еще одном примере воплощения изобретения система каретки включает множество кареток. В некоторых примерах воплощения транспортная система может независимо перемещать множество кареток вдоль направляющей.

В одном из примеров воплощения изобретения удлиненное металлическое трубчатое изделие является направляющей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРЕЖЕЙ

Теперь обратимся, в качестве примеров, к сопровождающим чертежам, на которых изображены примеры воплощения данного изобретения, в которых:

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение устройства по изобретению для нанесения покрытия на движущееся удлиненное металлическое трубчатое изделие.

Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение устройства по изобретению для нанесения покрытия на движущееся удлиненное металлическое трубчатое изделие.

Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение устройства по изобретению для нанесения покрытия на движущееся удлиненное металлическое трубчатое изделие.

Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение устройства по изобретению для нанесения покрытия на неподвижное удлиненное металлическое трубчатое изделие.

Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение устройства по изобретению для нанесения покрытия на движущееся удлиненное металлическое трубчатое изделие.

Для обозначения сходных компонентов на различных чертежах могли быть использованы одинаковые численные сноски.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение включает две, или, в некоторых примерах воплощения, три композиции «концентратов», которые объединяют на месте с полиэтиленом из локального источника, а возможно и с усилителем адгезии, для формирования смешанной композиции для нанесения покрытия. Эту композицию для нанесения покрытия получают легко и по низкой стоимости; и она представляет собой смесь составляющих ее компонентов, а не взаимопроникающую сеть ее компонентов, так как в момент смешивания концентратов, или после их смешивания, не происходит полимеризации в заметной степени. «Концентраты» можно приготовить за пределами рабочей площадки и сформировать из них стабильные, по существу инертные гранулы, которые удобно и легко транспортировать, отмерять и смешивать. Композицию для нанесения покрытия, включающую применение концентратов, можно приготовить на месте, в пункте нанесения покрытия на трубу, с использованием дешевого и доступного оборудования; и это не требует высокого уровня квалификации рабочих или осторожности. В тексте данного описания концентраты будут обозначен как концентрат А, концентрат В и, там, где его применяют, концентрат С.

В одном из предпочтительных примеров воплощения способ нанесения на трубу покрытия с помощью композиции по данному изобретению включает смешивание, например, в стандартном смесителе для цементных растворов или в барабанном смесителе, композиций концентратов совместно с полиэтиленом из локального источника, а возможно и с усилителем адгезии. Затем смешанный твердый продукт загружают в однокомпонентный экструдер с горячим расплавом и соответствующей плоской головкой для нанесения покрытия на трубу. Трубу можно предварительно покрыть эпоксидной смолой, чтобы сформировать двухкомпонентную композицию для нанесения покрытия. Можно также дополнительно нанести на композицию для нанесения покрытия «верхний слой покрытия», например, из сложного полиэфира, для создания трехслойного, стойкого к ультрафиолетовому излучению покрытия.

Концентрат А

В одной из форм данного изобретения один из концентратов, «концентрат А», содержит: полиолефин (предпочтительно полиэтилен, полипропилен или смесь полиэтилена и полипропилена; более предпочтительно полиэтилен и модифицированный полиэтилен, такой, как полиэтилен с привитыми фрагментами малеинового ангидрида, такой как Fusabond М603 (Dupont) или другой описанный ниже); твердую эпоксидную смолу; и улучшающую совместимость добавку и/или усилитель адгезии, например, твердый силан или другое соединение, описанное ниже. Как может быть понятно специалисту, концентрат А должен содержать столько полиолефина и усилителя адгезии, сколько необходимо для совмещения с твердой эпоксидной смолой; при этом целью является использовать как можно больше твердой эпоксидной смолы, в массовых процентах от общей массы концентрата А. В предпочтительных примерах воплощения все компоненты концентрата А находятся в твердом виде.

Таким образом, по меньшей мере один из полиолефинов, применяемых в концентрате А, обладает функцией улучшающего совместимость сополимера, для совмещения эпоксидной смолы с полиолефином.

Полиолефины и модифицированные полиолефины, пригодные в качестве улучшающих совместимость сополимеров в концентрате А по данному изобретению, хорошо известны специалистам в данной области.

Примеры модифицированных полиолефинов включают полиэтиленовый воск, привитый малеиновым ангидридом, например Licocene (торговая марка) РЕ-МА 4351, поступающим в продажу от Clariant International Ltd., Muttenz, Швейцария, или Ovevac (торговая марка) 18365S, поступающим в продажу от Arkema Inc., Филадельфия, Пенсильвания, США, а также полиэтилен, привитый фрагментами малеинового ангидрида, например Fusabond (торговая марка) EMB265D или М603, поступающими в продажу от Dupont Company, Вилмингтон, Делавер, США; Amplify (торговая марка) марки GR204, поступающий в продажу от Dow Chemical Company, Мидлэнд, Мичиган, США, и А-С 573А, поступающий в продажу от Honeywell, Морристаун, Нью Джерси, США. Дополнительные примеры включают сополимеры этилена и акриловой кислоты, например Primacor (торговая марка) 3150 от Dow, или А-С 540 от Honeywell, или сополимеры этилена и метакриловой кислоты, например Nucrel (торговая марка) 599, поступающий в продажу от Dupont Company. Другие дополнительные примеры включают тройные сополимеры, например тройной сополимер этилена, акрилового сложного эфира и малеинового ангидрида, такой как Lotader (торговая марка) 4210, или тройной сополимер этиленметакрилата и глицидилметакрилата, такой как Lotader АХ 8840, оба от Arkema Inc.

В то время как для использования в качестве полиолефина в концентрате А в высокой степени предпочтителен полиэтилен, конечно, можно использовать и другие полиолефины, их гомополимеры и сополимеры, которые, как известно, обеспечивают стойкость к проникновению влаги. Примеры подходящих полиолефинов хорошо известны специалистам и включают полипропилен, сополимеры этилена с пропиленом и сополимеры на основе пар этилен-бутен, этилен-гексен, этилен-октен и т.п.

Примеры подходящих отверждаемых эпоксидных смол в твердой форме включают, не ограничиваясь этим, смолы, полученные при реакции эпихлоргидрина и бисфенола А, такие как DER 6155, 664UE и 667Е, все от Dow Chemicals, и EPON 1004F и 2005 от Hexion Specialty Chemicals Inc., Хьюстон, Техас.Также можно использовать отверждаемую эпоксидную смолу, полученную при реакции между жидкой эпоксидной смолой и бисфенолом А, например, EPON 1007F от вышеуказанной фирмы Hexion. Кроме того, можно также использовать отверждаемые модифицированные новолаком твердые эпоксидные смолы, такие как DEN 438 и DEN 439 от Dow Chemicals, или отверждаемые твердые смолы, содержащие новолачные фенольные эпоксидные смолы, такие как EPON 2014. Кроме того, можно применять смеси из одной или большего количества твердых эпоксидных смол, или смол, содержащих бисфенол F и фрагменты крезола. Предпочтительно используют твердую эпоксидную смолу.

В некоторых примерах воплощения концентрат А может также содержать окрашивающие агенты, такие как концентрат на основе черного полиэтилена (т.е. полиэтилена с добавкой сажи), чтобы можно было легко отличить его от концентрата В или других компонентов или продуктов, конкурирующих в этой области, и чтобы дополнительно стабилизировать покрытие. В некоторых предпочтительных примерах воплощения концентрат А может также содержать привитой полиэтилен и/или УФ-стабилизатор. В некоторых примерах воплощения концентрат А может содержать свыше 50%, предпочтительно свыше 55% масс. более предпочтительно свыше 58% масс. твердой эпоксидной смолы. В некоторых примерах воплощения концентрат А может содержать от 20 до 40% полиэтилена, предпочтительно от 20 до 30%, наиболее предпочтительно около 25% полиэтилена. В некоторых примерах воплощения концентрат А содержит от 0,1 до 1% масс. порошка твердого усилителя адгезии. В некоторых примерах воплощения концентрат А содержит от 10 до 15% привитого полиэтилена.

Для того, чтобы поддерживать совместимость, желательно, чтобы полиэтилен и твердая эпоксидная смола в концентрате А имели одинаковые температуры плавления. Например, желательно, чтобы и полиэтилен, и твердая эпоксидная смола в концентрате А имели температуру плавления примерно от 115 до 130°С.

В предпочтительном примере воплощения концентрат А содержит около 25% полиэтилена (Novacor RMS-539, Nova Chemicals, Альберта, Канада), около 12% привитого полиэтилена (Fusabond М603, DuPont), около 0,5% порошка усилителя адгезии, около 60% твердой эпоксидной смолы (D.E.R. 6155) и около 2,5% концентрата на основе черного полиэтилена (19717, Ampacet, Тэрритаун, Нью-Йорк).

Для получения концентрата А все компоненты тщательно смешивают и соединяют в экструдере с горячим расплавом. Полученный экструдат представляет собой смешанный продукт, из которого можно сформировать гранулы.

Концентрат В

В одной из форм данного изобретения один из концентратов, «концентрат В», может содержать: полиолефин (предпочтительно полиэтилен), наполнитель, отверждающий агент, пригодный для отверждения эпоксидной смолы концентрата А, и усилитель адгезии/добавку, усиливающую совместимость, такую, как силан. В предпочтительных примерах воплощения все компоненты находятся в твердой форме.

Как может быть понятно специалисту, концентрат В должен содержать столько полиолефина и усилителя адгезии, сколько необходимо для обеспечения совместимости с наполнителем, учитывая задачу иметь как можно больше наполнителя, в массовых процентах от общей композиции. В некоторых примерах воплощения, как дополнительно описано ниже, концентрат В также содержит достаточно отверждающего агента, чтобы при объединении концентратов