ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТРУБЫ И СПОСОБ СНАБЖЕНИЯ ЗАЩИТНЫМ ПОКРЫТИЕМ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТРУБЫ Российский патент 1999 года по МПК F16L58/10 

Изобретение относится к защите металлических трубопроводов, в частности предназначенных для укладки в грунте, от коррозии и других деструкционных влияний окружающей среды, более конкретно к защитному покрытию для наружной поверхности металлической трубы, и способу снабжения защитным покрытием наружной поверхности металлической трубы.

Известно защитное покрытие для наружной поверхности металлической трубы, включающее наружный слой, представляющий собой ударопрочную подложку, например, из полиолефина, и внутренний слой, представляющий собой чувствительный к воздействию давленая адгезионный слой на основе каучука, нанесенный на наружный слой, причем адгезионный слой содержит известные добавки, выполняющие специфичные функции, например, ингибитор коррозии, пластификатор для установления вязкости, антиокислитель, ингибитор разрушений в результате коррозии напряжением, наполнитель, краситель, сшивающий агент и т.д. (см., например, патент США No. 4 946 529, МКИ B 65 Н 81/00, 1990).

Из указанного американского патента также известен способ снабжения защитным покрытием наружной поверхности металлической трубы, который заключается в том, что сначала на поверхность металлической трубы наносят раствор естественного каучука, по меньшей мере одного повышающего клейкость вещества и активатор сшивки в летучем растворителе или смеси летучих растворителей, таких как, например, гептан, толуол, путем напрыскивания, нанесения кистью, погружения или т.п. стандартного метода, с последующим упариванием растворителя и на полученное при этом грунтовочное покрытие на основе каучука наносят чувствительный к воздействию давления адгезионный слой на основе каучука, снабженный ударопрочной подложкой. Нанесение чувствительного к воздействию давления адгезионного слоя осуществляют известными приемами, например, за счет спирального наматывания по грунтовочному покрытию. Таким образом получают защитную облицовку трубы. Предпочитается защитная облицовка, которая состоит из внутреннего покрытия вышеуказанных характеристик и намотанного на него второго покрытия, представляющего собой чувствительный к воздействию давления адгезионный слой.

Недостаток известного технического решения заключается в том, что защитное покрытие обеспечивает удовлетворительную защиту только в сочетании с грунтовочным покрытием, которое наносят в виде раствора в органическом растворителе до нанесения защитного покрытия. Следовательно, выполнение на наружной поверхности металлической трубы общего защитного покрытия осуществляют в три стадии, что представляет собой сложную технологию, требующую затраты относительно много времени. Дальнейшим недостатком известного решения является применение загрязняющих воздух органических растворителей. К тому же, если между окончанием нанесения защитного покрытия и укладкой трубы в грунте не имеется достаточного времени, например, примерно 4 часа, то возможно смещение при ударе трубы о предмет во время процесса укладки.

Задачей изобретения является предоставление защитного покрытия для наружной поверхности металлической трубы, которое упрощает технологию его нанесения, ускоряет весь процесс нанесения и предотвращает применение загрязняющих воздух органических растворителей.

Данная задача решается предлагаемым защитным покрытием для наружной поверхности металлической трубы, включающим ударопрочный наружный слой и чувствительный к воздействию давления адгезионный внутренний слой, нанесенный на наружный слой, за счет того, что оно включает дополнительно слой, содержащий по меньшей мере одно повышающее адгезию вещество, при этом дополнительный слой нанесен на свободную поверхность внутреннего слоя.

Вышеупомянутая задача изобретения также решается предлагаемым способом снабжения защитным покрытием наружной поверхности металлической трубы, включающим нанесение грунтовочного слоя и двухслойного покрытия, состоящего из ударопрочного наружного слоя и чувствительного к воздействию давления адгезионного внутреннего слоя, на наружную поверхность трубы, за счет того что грунтовочный слой и двухслойное покрытие наносят одновременно в одну стадию.

Ударопрочный наружный слой может состоять из любого подходящего материала, например из полиолефина, такого как, например, полиэтилен, полипропилен и т. д. Предпочтительным материалом является полиэтилен высокой плотности, сочетание полиэтилена высокой плотности с полиэтиленом низкой плотности и/или линейным полиэтиленом низкой плотности. Наружный слой обычно имеет толщину 5 - 15 мкм.

Чувствительный к воздействию давления адгезионный внутренний слой основан на любом подходящем эластомере, то есть на полимерных материалах со свойствами, подобными каучуку. Такими материалами являются, например, природный каучук, циклокаучук, сополимер стирола и бутадиена, сополимер акрилонитрила и бутадиена, хлорированный каучук, полихлоропрен (неопрен), полисульфидный каучук, карбоновый эластомер, силиконовый каучук, полиуретановый каучук, тройной полимер акрилонитрила, бутадиена и стирола, регенерированный каучук, бутиловый каучук, полиизопрен (синтетический природный каучук), полиизобутилен, тройной полимер на основе этилена, пропилена и диена и т.д.

Внутренний слой включает любое подходящее вещество, повышающее клейкость, например канифоль, такую как, например, живичная канифоль, экстракционная канифоль, канифоль таллового масла, модифицированная канифоль, например, полимеризованная канифоль или гидрированная канифоль, сложноэфиры канифоли, такие как, например, пентаэритрит экстракционной канифоли, гидрированная глицерином канифоль, высокостабилизированная глицерином канифоль и высокостабилизированная пентаэритритом канифоль, полимеризованные нефтяные углеводороды, например циклоалифатические гидрированные олефины, олефины, алифатические нефтяные углеводороды, модифицированные ароматические углеводороды, дициклопентадиены, смешанные олефины, алкилароматические нефтяные углеводороды, полимеризованные терпены, такие как, например, α- пинен, d-лимонен, δ- пинен, терпен и т.д., смешанные смолы, такие как, например, α- метил-стирол, стирол, фенольный терпен, гумароновые индены и т.д., металлические резинаты, такие как, например, смешанная кальцево-цинковая соль смоляной кислоты (например, торговые продукты Пексат 329, Пексат 549, Цитро, Цирекс и Цинар) и цинковые резинаты, такие как, например, торговые продукты Пексат 511, Пексат 510Е или Пексат 508Е и т.д.

Кроме указанных основных ингредиентов, то есть эластомера и повышающей клейкость смолы, адгезионный внутренний слой может также содержать по меньшей мере одну целевую добавку, то есть вещество, выполняющее специфичные функции. В качестве таких добавок можно назвать, например, наполнители, такие как, например, углеродная сажа, окись цинка, глины, мел, силикат кальция, сульфат бария и т.п. вещества, которые позволяют снизить расходы, повысить удельный вес и/или вязкость, пластификаторы и мягчители, такие как, например, минеральные масла, ланолин и т.д., антиокислители, такие как, например, ароматические амины, замещенные фенолы, гидрохинон (п-диоксибензол) и т.д., вулканизаторы, такие как, например, сера, органические пероксиды и т.п., ускорители, пестициды, такие как, например, бактерициды, и т.п. вещества.

Чувствительный к воздействию давления адгезионный внутренний слой обычно имеет толщину 8 - 30 мкм. В качестве эластомера внутренний слой предпочтительно содержит бутиловый каучук, а в качестве повышающего клейкость вещества - углеводородную смолу или смесь углеводородных смол. Дополнительный слой (далее: грунтовочный слой) имеет толщину порядка 1-5 мкм.

В качестве повышающего клейкость вещества грунтовочный слой содержит любое вещество из числа вышеупомянутых веществ, предпочтительно углеводородное вещество. Грунтовочный слой может также содержать синтетический термопластичный каучук. В таком случае весовое соотношение термопластичного каучука и повышающего клейкость вещества предпочтительно составляет 1:1 - 1:4.

Пригодными термопластичными каучуками являются включающий три блока каучук марки "Кратон" (торговый продукт фирмы Шелл Кэмикль) серии D или G, который представляет собой каучук, имеющий концевые стирольные блоки и средний блок насыщенного или ненасыщенного каучука. Предпочтительно применяют каучук стирола, изопрена и стирола, каучук стирола, бутадиена и стирола и каучук стирола, этилена/бутилена и стирола.

В рамках данного изобретения можно также применять другие термопластичные каучуки. Однако ввиду необыкновенного сочетания высокой прочности с низкой вязкостью, обеспечивающей простую термопластичную обработку при повышенных температурах или в растворе, предпочитается применение термопластичных каучуков марки "Кратон". Их прочность равна прочности вульканизованного каучука, хотя они не требуют вульканизации.

Грунтовочный слой может также содержать обычные целевые добавки, выполняющие специфичные функции. Так, например, он может содержать ингибитор коррозии, пластификатор для установления вязкости, антиокислитель, ингибитор разрушений в результате коррозии напряжением, наполнитель, краситель, сшивающий агент и т.п. вещества.

Предлагаемое защитное покрытие может изготовляться следующим образом. Сначала экструзией адгезионный внутренний слой наносят на ударопрочный наружный слой. Грунтовочный слой может наноситься, например, экструзией на антиадгезионный лист. Рулон ленты, включающей адгезионный внутренний слой, нанесенный на наружный слой, и рулон антиадгезионного листа с грунтовочным слоем размещают в подходящем положении между по меньшей мере одной парой расположенных друг над другом прижимных роликов, установленных на расстоянии друг от друга, обеспечивающем достаточное давление для достижения прилипания свободной поверхности адгезионного внутреннего слоя к свободной поверхности грунтовочного слоя. При этом получают ламинарную облицовку для труб, имеющую удаляемый антиадгезионный лист на наружной поверхности.

Предлагаемое защитное покрытие может также включать четвертый слой, представляющий собой чувствительный к воздействию давления адгезионный слой, предпочтительно на основе каучука, имеющий толщину порядка 5 - 30 мкм, который нанесен на ударопрочный наружный слой, и пятый слой, представляющий собой ударопрочный слой вышеуказанной характеристики толщиной порядка 15-30 мкм, который нанесен на свободную поверхность четвертого слоя. Кроме того, для обеспечения повышения адгезии между четвертым слоем и ударопрочным наружным слоем можно размещать шестой слой, основные ингредиенты которого те же самые, что и в грунтовочном слое.

Дальнейшее преимущество изобретения по сравнению с вышеприведенным прототипом заключается в том, что в отличие от наносимого в жидком состоянии грунтовочного слоя, который прилипает только к трубе и адгезионной поверхности, покрывающей трубу, грунтовочный слой согласно изобретению, прилипающий к адгезионному внутреннему слою, также проявляет адгезию в местах соединения труб внахлестку, так как покрытие спиральнообразно наматывают на трубу. К тому же заказывать и хранить на складе необходимо лишь одно единственное изделие. Дальнейшим преимуществом является устранение проблем по удалению вредных пустых емкостей для органических растворителей.

Нижеследующие примеры поясняют получение грунтовочного слоя предлагаемого защитного покрытия.

Пример 1.

Являющуюся повышающим клейкость веществом смолу нагревают до температуры, лежащей выше ее точки плавления, например до температуры 177^oC, в атмосфере азота, после чего при перемешивании добавляют термопластичный каучук и целевые добавки. Получаемой при этом смеси дают охлаждаться до комнатной температуры с получением твердого вещества, которое служит в качестве грунтовочного слоя предлагаемого защитного покрытия.

Этот грунтовочный слой, снабженный антиадгезионным листом, можно описанным выше образом связывать со свободной поверхностью чувствительного к воздействию давления адгезионного внутреннего слоя, нанесенного на ударопрочный наружный слой. Получаемое таким образом защитное покрытие можно наносить на наружную поверхность металлической трубы описанным выше образом.

Аналогично можно получать грунтовочные слои примеров 2 - 5 (см. таблицу).

Изобретение предназначено для защиты от коррозии металлических труб. На ударопрочный материал (полиэтилен) нанесен слой адгезионного материала, свойства которого повышены дополнительно нанесенным на него слоем. Покрытие может содержать несколько таких чередующихся слоев. Покрытие на трубу наносят намоткой многослойного пленочного материала. Упрощает технологию нанесения покрытия на трубы. 2 с. и 15 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Защитное покрытие для наружной поверхности металлической трубы, включающее ударопрочный наружный слой и чувствительный к воздействию давления адгезионный внутренний слой, нанесенный на наружный слой, отличающееся тем, что оно включает дополнительный слой, содержащий по меньшей мере одно повышающее адгезию вещество, при этом дополнительный слой нанесен на свободную поверхность внутреннего слоя. 2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что дополнительный слой включает синтетический термопластичный каучук. 3. Покрытие по п.2, отличающееся тем, что в качестве термопластичного каучука содержит включающий три блока полимер, имеющий концевые стирольные блоки. 4. Покрытие по п. 3, отличающееся тем, что в качестве включающего три блока полимера оно содержит полимер стирола, изопрена и стирола. 5. Покрытие по п.2, отличающееся тем, что синтетический термопластичный каучук и повышающее клейкость вещество взяты в массовом соотношении примерно 1 : 1 ^oC 1 - 4. 6. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что дополнительный слой имеет толщину порядка примерно 1,0 - 5,0 мкм. 7. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что дополнительный слой включает ингибитор коррозии. 8. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что оно включает четвертый слой, представляющий собой чувствительный к воздействию давления адгезионный слой, нанесенный на ударопрочный наружный слой. 9. Покрытие по п. 8, отличающееся тем, что свободная поверхность четвертого слоя снабжена пятым слоем, представляющим собой ударопрочный слой. 10. Покрытие по п. 9, отличающееся тем, что оно содержит шестой слой, представляющий собой дальнейший дополнительный слой, размещенный между ударопрочным наружным слоем и четвертым слоем. 11. Покрытие по любому из пп.1 - 10, отличающееся тем, что чувствительный к воздействию давления внутренний адгезионный слой и четвертый слой включает эластомер. 12. Покрытие по любому из пп.1 - 11, отличающееся тем, что ударопрочный наружный слой и пятый слой включают полиолефин. 13. Покрытие по п.12, отличающееся тем, что в качестве полиолефина слои включают полиэтилен. 14. Способ снабжения защитным покрытием наружной поверхности металлической трубы, включающий нанесение грунтовочного слоя и двухслойного покрытия, состоящего из ударопрочного наружного слоя и чувствительного к воздействию давления адгезионного внутреннего слоя, на наружную поверхность трубы, отличающийся тем, что грунтовочный слой и двухслойное покрытие наносят одновременно в одну стадию. 15. Способ по п.14, отличающийся тем, что на защитное покрытие наносят дальнейший чувствительный к воздействию давления адгезионный слой. 16. Способ по п.14, отличающийся тем, что на защитное покрытие наносят дальнейший чувствительный к воздействию давления адгезионный слой, снабженный ударопрочным наружным слоем. 17. Способ по пп. 15 и 16, отличающийся тем, что между дальнейшим чувствительным к воздействию давления адгезионным слоем и ударопрочным наружным слоем защитного покрытия размещают дальнейший грунтовочный слой.