ИОНОМЕРНЫЕ ТРУБЫ, ОБЛАДАЮЩИЕ ВЫСОКОЙ ИЗНОСОУСТОЙЧИВОСТЬЮ Российский патент 2013 года по МПК B32B1/08 C08L23/08 

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 способы нанесения полимерного порошкового покрытия на внешнюю и внутреннюю поверхность трубы (патенты США 3004861; 3016875; 3063860; 3074808; 3138483; 3186860; 3207618; 3230105; 3,245,824; 3307996; 3488206; 3532531; 3974306; 3982050; 4007298; 4481239; и EP778088).

Композиция иономера может быть произведена в виде порошка любым известным способом (например, патенты США 3933954, 3959539, 4056653, 4237037, 5344883,6107412, 6132883, 6284311, 6544596, 6680082, и EP1169390). Предпочтительно, композиция иономера криогенно измельчена в порошок (например, с жидким азотом в качестве охлаждающего вещества). Физическое измельчение иономерной композиции создает частицы случайной формы и размера, которые подходят для получения постоянного потока через оборудование нанесения. Предпочтительно, композиция иономера в виде порошка имеет размер частиц или средний размер частиц около 20-500 мкм. Этап измельчения включает этап просеивания или классификации, который позволяет удалить большие частицы или мелкие частицы. Для процесса нанесения псевдоожиженного покрытия, предпочтительный размер частиц составляет около 75-350 мкм.

Способ изготовления металлической трубы с иономерной футеровкой включает (i) нагревание металлической трубы выше температуры размягчения композиции иономера; (ii) псевдоожижение композиции иономера в виде порошка; (iii) подачу псевдоожиженной композиции иономера в виде порошка во внутрь нагретой металлической трубы до тех пор, пока не будет получена необходимая толщина иономера; и (iv) охлаждение металлической трубы.

Нагретая металлическая труба может находиться в вертикальном положении во время этапа (iii); или нагретая металлическая труба может находиться в горизонтальном положении во время этапа (iii). В других вариантах осуществления, нагретая металлическая труба может вращаться во время этапа (iii). Например, нагретая металлическая труба может вращаться со скоростью, необходимой, чтобы прижать композицию иономера в виде порошка к внутреннему диаметру металлической трубы на этапе (iii).

Процесс покрытия порошком может содержать нагревание металлической трубы до температуры выше температуры размягчения композиции иономера и подачу псевдоожиженого порошка композиции иономера внутрь нагретой трубы в течение достаточного времени для получения необходимой толщины покрытия иономера. Металлическая труба нагревается до диапазона температур 150-400°С, 200-350°С или 250-300°С. Металлическая труба может нагреваться, как описано выше, и нагревание может быть прекращено в некоторой части процесса, или же металлическая труба может нагреваться постоянно на протяжении всего процесса. Кроме этого, возможно нагревание отдельных частей трубы. Например, в способе нанесения порошкового покрытия напылением в псевдоожиженном слое (см. ниже), металлическая труба может постепенно нагреваться от верхней части до нижней части, создавая равномерное покрытие от верхней части до нижней части. И наоборот, металлическая труба может нагреваться от нижней части до верхней части.

Иономерное покрытие может быть самоклеющимся к металлической трубе или внутренняя поверхность металлической трубы может быть обработана клейкими грунтовками, покрытиями или оболочками. Известно использование грунтовки, способствующей склеиванию, и связующих веществ для порошкового покрытия трубы (патенты США 3016875, 4048355; и 4481239).

Способы порошкового покрытия включают удаление окалины, удаление смазки и очистку, как было описано выше. Части трубы, которые не нуждаются в покрытии, например, концы металлической трубы, которые нужно соединить для образования трубопровода, могут быть скрыты. При необходимости, перед покрытием порошком, клейкая грунтовка, покрытие или слой могут быть применены к внутренней части металлической трубы в виде растворителя или твердого вещества (порошка) с целью обеспечения улучшенного склеивания между слоями. После этого металлическая труба нагревается, как было описано выше. Предпочтительно, металлическая труба может вращаться вокруг своей цилиндрической оси со скоростью около 1-300 об/мин, более предпочтительно около 10-80 об/мин. Металлическая труба может вращаться медленно, при этом будет обеспечено хорошее, равномерное порошковое покрытие или может вращаться достаточно быстро для того, чтобы прижать порошок к внутренней поверхности трубы. Металлическая труба может занимать вертикальное положение или, предпочтительно, горизонтальное положение. Если необходимо многослойное покрытие, можно последовательно использовать различные порошки полимерных композиций для получения различных слоев покрытия с необходимой толщиной. На любой стадии процесса, износостойкие частицы, например, описанные выше как наполнители, могут подаваться во внутрь металлической трубки, как отдельно, так и в сочетании с порошком. Например, износостойкие частицы могут быть нанесены поверх горячего слоя, пока последний будет еще мягким и липким, чтобы частицы приклеились к внутренней поверхности покрытия. После этого покрытая металлическая труба остывает до температуры окружающей среды. При необходимости, любые неровности на покрытой поверхности могут быть заглажены посредством следующих после покрытия операций, такими как последующие обработки горячим паром, пламенем или обработка в печи.

При использовании способа нанесения порошкового покрытия напылением в псевдоожиженном слое, порошок подается газом под давлением, таким как сжатый воздух, азот или аргон, из псевдоожиженного слоя порошка во внутрь горячей металлической трубы. Альтернативно, горячая металлическая труба может располагаться поверх псевдоожиженного слоя, что делает возможным распространение псевдоожиженного слоя внутри горячей металлической трубы, которую необходимо покрыть. Как только порошок соприкасается с нагретой поверхностью металлической трубы, материал сливается и течет для образования равномерного, расплавленного покрытия. Порошок подается из псевдоожиженного слоя до тех пор, пока не будет достигнуто равномерное, однородное покрытие необходимой толщины.

В способе нанесения покрытия распылением, распылительная насадка, предпочтительно с дефлекторным диском для выброса порошка в радиальном направлении на внутреннюю поверхность металлической трубы, оснащенная выдвижной стрелой, вставляется по центральной линии во внутреннюю часть металлической трубы. Порошок может подаваться газом под давлением, таким как сжатый воздух, азот или аргон, из псевдоожиженного слоя порошка. Альтернативно, порошок может быть доставлен из хранилища к вибрационному питателю в бункер, и затем перемещен в распылительную насадку посредством газа под давлением. Во время процесса покрытия, распылительная насадка, металлическая труба по отдельности или вместе могут перемещаться для обеспечения однородного покрытия внутренней поверхности трубы. Для получения необходимой толщины покрытия, можно использовать многоразовое покрытие.

Порошок композиции иономера может быть нанесен внутри металлической трубы посредством электростатического напыления. Для применения электростатического напыления, предпочтительный размер частиц составляет около 20-120 мкм. Предпочтительно, металлическая труба предварительно нагревается выше температуры размягчения композиции иономера, как было описано выше. В процессе электростатического напыления, иономерный порошок подается из резервуара, такого как, псевдоожиженный слой, к пистолету-распылителю посредством давления воздуха.

Покрытие композицией иономера может быть нанесено на металлическую трубу посредством термического напыления, таким как газопламенное (пламенное) напыление, двухпроводным электродуговым напылением, плазменным напылением, холодным распылением, скоростным кислородно-топливным напылением. Предпочтительно, процесс термического напыления является газопламенным напылением. Композиция иономера может быть в виде провода или стержня, чтобы служить исходным сырьем для процесса газопламенного напыления, или может быть в виде порошка с размером частиц примерно 1-50 мкм. Иономерный порошок подается к распылительному пистолету в потоке инертного газа (например, аргона или азота) и подается в пламя топливного газа (например, ацетилена или пропана) и кислорода. Иономерный порошок расплавляется в пламени и посредством второго внешнего кольцевого газового сопла сжатого воздуха распыляется на чистую внутреннюю поверхность предварительно нагретой металлической трубы для образования иономерного покрытие.

Композиция иономера может быть слишком мягкой для образования подходящего порошка для обеспечения процесса покрытия на основе порошка. По этой причине, процессы на основе порошка не являются предпочтительными для изготовления трубы.

Металлическая труба с иономерной футеровкой может быть изготовлена процессом, похожим на вышеуказанные процессы, процессом центробежного формования или процессом формования полых изделий заливкой и медленным вращением формы. Композиция иономера может быть в виде порошка, микрогранул или гранул. Процесс покрытия включает нагревание металлической трубы до температуры выше температуры размягчения композиции иономера, горизонтальное вращение трубы и подачу композиции иономера внутри нагретой трубы на время, необходимое для получения желаемой толщины иономерного покрытия. Металлическая труба может быть предварительно нагрета (например, в печи), может непрерывно нагреваться в течение процесса или и то, и другое. Композиция иономера может подаваться сразу, порционно или непрерывно к вращающейся нагретой металлической трубе. После нанесения равномерного покрытия желаемой толщины композиции иономера на внутренний диаметр металлической трубы труба остывает.

Трубы могут проявлять высокую износоустойчивость и стойкость к коррозии по отношению к твердым материалам и шламам, таким, которые используются в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и добывающей промышленности. Иономерный слой в трубах обеспечивает очень большой срок использования, подходящий для сфер промышленности, которые требуют большого срока использования из-за высоких эксплуатационных расходов и сложности замены, а также высокой стоимости. Например, добыча нефтяного шлама требует километры шламопроводов в экстремальной окружающей среде, такой как северная Альберта, Канада, поэтому продолжительный срок использования трубы очень важен.

Способ транспортировки абразивных материалов включает получение изделий трубчатой или цилиндрической формы, как описано выше; подготовку композиции абразивного материала для пропускания через изделие; пропускание композиции абразивного материала в один конец изделия трубчатой или цилиндрической формы и получение композиции абразивного материала из другого конца трубчатой или цилиндрической формы. Композиция абразивного материала может двигаться по трубе посредством любой движущей силы, например силы притяжения и/или действия насоса, например струйного насоса.

Композиция абразивного материала может быть шламом, например комбинацией воды, нефти, воздуха и эмульгированных материалов, частиц, твердых веществ и/или прочих подобных материалов, например шламом нефтеносного песка. В некоторых случаях, абразивный материал может иметь температуру около 30°С или больше, около 40°С или больше, около 50°С или больше. Шлам нефтеносного песка может быть необязательно кондиционирован посредством транспортировки через изделие трубчатой или цилиндрической формы, такое кондиционирование включает, к примеру, гидролиз комков, освобождение битума, коалесценцию и/или аэрацию. Прокачка шлама через трубопровод на минимальное расстояние (например, по меньшей мере, на расстоянии 1 км, предпочтительно 2 км) позволяет кондиционировать шлам. В низкоэнергетическом процессе экстракции, добываемый нефтеносный песок смешивается с водой в заранее установленных пропорциях недалеко от места разработки для того, чтобы получить шлам, содержащий захваченный воздух, с плотностью 1,4-1,65 кг/см³ и предпочтительно температурой 20-40°С. Прокачка шлама через трубопровод, имеющий большое количество насосов распределенных по длине трубы, предпочтительно добавляет воздух к шламу по мере его продвижения по трубопроводу, кондиционирует поток для дальнейших операций по извлечению битума из шлама.

ПРИМЕРЫ

Следующие Примеры предназначены для иллюстрации изобретения, но ни в коем случае не ограничивают объем изобретения.

Индекс расплава (ИР) измеряли при помощи ASTM D1238 при 190°С с использованием 2160 г массы, если не указано иное. Подобным ISO тестом является тест ISO 1133. Твердость по шкале твердости Shore D измеряли в соответствии со стандартами ASTM D2240, ISO 868.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ:

ION 1: поли (этилен-co-метилакриловая кислота) с 15 мас.% метилакриловой кислоты, частично нейтрализованной приблизительно 27% ионами цинка, с ИР приблизительно 2 г/10 мин.

ION 2: поли (этилен-co-метилакриловая кислота) с 19 мас.% метилакриловой кислоты, частично нейтрализованной 37% ионами цинка, с ИР 1 г/10 мин.

ION 3: поли (этилен-co-метилакриловая кислота) с 15 мас.% метилакриловой кислоты, частично нейтрализованной ионами цинка, с ИР 5 г/10 мин.

ION 4: поли (этилен-co-метилакриловая кислота) с 10 мас.% метилакриловой кислоты, частично нейтрализованной приблизительно 30% смесью ионов цинка и ионов натрия в молярном отношении 75:25, с ИР приблизительно 1 г/10 мин.

ION 4: поли (этилен-co-метилакриловая кислота) с 15 мас.% метилакриловой кислоты, нейтрализованной примерно 58% ионами цинка; ИР примерно 0,7 г/10 мин (2160 г, 190°C, ISO 1133, ASTM D1238); и твердостью по шкале Shore D 64 (ASTM D2240, ISO 868).

ION 5: поли (этилен-co-метилакриловая кислота) с 15 мас.% метилакриловой кислоты, частично нейтрализованной приблизительно 35% смеси ионов цинка и ионов натрия в молярном отношении 50:50, с ИР приблизительно 5 г/10 мин.

ION 6: поли (этилен-co-метилакриловая кислота) с 19 мас.% метилакриловой кислоты, частично нейтрализованной приблизительно 37% смеси ионов цинка и ионов натрия в молярном отношении 75:25, с ИР 2 г/10 мин.

ION 7: наполненная композиция 50 мас.% ION 1 и 50 мас.% песка на основе общего веса композиции.

ION 8: наполненная композиция 25 мас.% ION 4 и 75 мас.% кремнезема на основе общего веса композиции.

ION 9: наполненная композиция 75 мас.% ION 5 и 25 мас.% мраморной пыли на основе общего веса композиции.

ION 10: иономерный порошок, включающий сополимер поли (этилен-co-метилакриловой кислоты) с 10 мас.% метилакриловой кислоты, нейтрализованной приблизительно 20% ионами цинка и ИР приблизительно 50 г/10 мин со средним размером частиц приблизительно 250 мкм.

ION 11: иономерный порошок, включающий сополимер поли (этилен-co-метилакриловой кислоты) с 15 мас.% метилакриловой кислоты, нейтрализованной приблизительно 30% ионами цинка и ИР приблизительно 35 г/10 мин со средним размером частиц приблизительно 200 микрон.

ION 12: иономерный порошок, включающий сополимер поли (этилен-co-метилакриловой кислоты) с 15 мас.% акриловой кислоты, нейтрализованной 40% ионами цинка и ИР приблизительно 15 г/10 мин, со средним размером частиц приблизительно 225 микрон.

ION 13: иономерный порошок, включающий сополимер поли (этилен-co-метилакриловой кислоты) с 14 мас.% метилакриловой кислоты, нейтрализованной приблизительно 25% смесью ионов цинка и ионов натрия в молярном отношении 75:25 и ИР 25 г/10 мин, со средним размером частиц приблизительно 250 микрон.

ION 14: иономерный порошок, включающий сополимер поли (этилен-co-метилакриловой кислоты) с 15 мас.% метилакриловой кислоты, нейтрализованной приблизительно 30% смесью ионов цинка и ионов натрия в молярном отношении 50:50 и ИР 35 г/10 мин со средним размером частиц приблизительно 200 микрон.

ION 15: иономерный порошок, включающий сополимер поли (этилен-co-метилакриловой кислоты) с 18 мас.% метилакриловой кислоты, нейтрализованной приблизительно 40% смесью ионов цинка и ионов натрия в молярном отношении 25:75 и ИР 10 г/10 мин со средним размером частиц приблизительно 225 микрон.

ION 16: наполненная композиция 50 мас.% ION 11 и 50 мас.% песка на основе общего веса композиции.

ION 17: наполненная композиция 25 мас.% ION 13 и 75 мас.% кремнезема на основе общего веса композиции.

ION 18: наполненная композиция 75 мас.% ION 14 и 25 мас.% мраморной пыли на основе общего веса композиции.

ION 19: поли (этилен-co-метилакриловая кислота) с 15 мас.% метилакриловой кислоты, частично нейтрализованной приблизительно 58% ионами цинка с ИР приблизительно 0,7 г/10 мин и твердостью по шкале Shore D 64.

ION 21: поли (этилен-co-изобутилакрилат-со-метилакриловая кислота), содержащая 10 мас.% изобутилакрилата и 10 мас.% метилакриловой кислоты на основе общего веса терполимера исходной кислоты, частично нейтрализованного приблизительно 36% ионами натрия, с ИР приблизительно 1 г/10 мин и твердостью по шкале твердости Shore D 56.

ION 22: поли (этилен-co-н-бутилакрилат-co-метилакриловая кислота), содержащая 17 мас.% н-бутилакрилата и 10 мас.% метилакриловой кислоты на основе общего веса терполимера исходной кислоты, частично нейтрализованного приблизительно 49% ионами натрия, с ИР приблизительно 1 г/10 мин и твердостью по шкале твердости Shore D 39.

ION 23: поли (этилен-co-н-бутилакрилат-co-метилакриловая кислота), содержащая 23,5 мас.% н-бутилакрилата и 9 мас.% метилакриловой кислоты на основе общего веса терполимера исходной кислоты, частично нейтрализованного приблизительно 52% ионами натрия, с ИР приблизительно 1 г/10 мин и твердостью по шкале твердости Shore D 36.

ION 25: поли (этилен-co-изобутилакрилат-co-метилакриловая кислота), содержащая 10 мас.% изобутилакрилата и 10 мас.% метилакриловой кислоты на основе общего веса терполимера исходной кислоты, частично нейтрализованного приблизительно 73% ионами цинка, с ИР приблизительно 1 г/10 мин и твердостью по шкале твердости Shore D 55.

ION 26: поли (этилен-co-н-бутилакрилат-co-метилакриловая кислота), содержащая 23,5 мас.% н-бутилакрилата и 9 мас.% метилакриловой кислоты на основе общего веса терполимера исходной кислоты, частично нейтрализованного приблизительно 51% ионами цинка, с ИР приблизительно 0,6 г/10 мин и твердостью по шкале твердости Shore D 40.

ION 27: поли (этилен-co-н-бутилакрилат-co-метилакриловая кислота), имеющая 23,5 мас.% н-бутилакрилата и 9 мас.% метилакриловой кислоты на основе общего веса терполимера исходной кислоты, частично нейтрализованного приблизительно 49% ионами магния, с ИР приблизительно 1 г/10 мин и твердостью по шкале твердости Shore D 43.

ION 28: поли (этилен-co-изобутилакрилат-co-метилакриловая кислота), содержащая 20 мас.% изобутилакрилата и 15 мас.% метилакриловой кислоты, частично нейтрализованной приблизительно 27% ионами цинка, с ИР приблизительно 2 г/10 мин.

ION 29: поли (этилен-co-метилакрилат-co-метилакриловая кислота), содержащая 25 мас.% метилакрилата и 10 мас.% акриловой кислоты, частично нейтрализованной (приблизительно 30%) смесью ионов цинка и ионов натрия в молярном отношении 75:25, с ИР 1 г/10 мин.

ION 30 представляет собой поли (этилен-co-н-бутилакрилат-co-метилакриловую кислоту), содержащую 23,5 мас.% н-бутилакрилата и 9 мас.% метилакриловой кислоты на основе общего веса терполимера исходной кислоты, частично нейтрализованного (приблизительно 35%) смесью ионов цинка и ионов натрия в молярном отношении 50:50 с ИР приблизительно 5 г/10 мин.

ION 31 представляет собой поли (этилен-co-н-бутилакрилат-co-метилакриловую кислоту), содержащую 17 мас.% н-бутилакрилата 19 мас.% метилакриловой кислоты, частично нейтрализованной приблизительно 37% ионами цинка и с ИР 2 г/10 мин.

ION 32: наполненная композиция с 50 мас.% ION 6 и 50 мас.% песка на основе общего веса композиции.

ION 33: наполненная композиция с 25 мас.% ION 7 и 75 % кремнезема на основе общего веса композиции.

ION 34: наполненная композиция с 75 мас.% ION 6 и 25 мас.% мраморной пыли на основе общего веса композиции.

ACR: поли (этилен-co-н-бутилакрилат-co-метилакриловая кислота), содержащая 23 мас.% н-бутилакрилата и 9% н-бутилакрилат метилакриловой кислоты с ИР 5 г/10 мин.

EO: металлоцен-катализированный сополимерный пластомер этилен-октен, продаваемый как EXACT 5361 «ExxonMobil Chemical Company» (Эксон Мобил), Хьюстон, штат Техас.

EP 1: металлоцен-катализированный сополимер этилен-пропилен, VISTALON EPM 722 (Эксон Мобил).

EP 2: металлоцен-катализированный сополимер VISTAMAXX VM1100, Эксон Мобил.

EP 3: EP2, насыщенный 2 мас.% малеинового ангидрида.

EPDM: металлоцен-катализированный сополимер этилен-пропилен-диен, продаваемый как VISTALON 5601 (Эксон Мобил).

HDPE 1: полиэтилен высокой плотности (HDPE).

HDPE 2: HDPE, привитый с 1,5 мас.% малеинового ангидрида.

S: блок-сополимер стирол, продаваемый как KRATON G7705-1 «Kraton Polymers» (Кратон), Хьюстон, штат Техас.

SBS: блок-сополимер стирол-бутадиен-стирол с ИР 3 г/10 при 200°C/5 кг, продаваемый как KRATON D1153E (Кратон).

SEBS 1: блок-сополимер стирол-этилен/стирол с ИР 5 г/10 мин при 230°C/5 кг, продаваемый как KRATON G1652M (Кратон).

SEBS 2: блок-сополимер стирол-этилен/стирол, привитый с 1,7 мас.% малеинового ангидрида, продаваемый как KRATON FG1901X (Кратон).

SEBS 3: блок-сополимер стирол-этилен/стирол, привитый с 1 мас.% малеинового ангидрида и продаваемый как KRATON FG1924X (Кратон).

SIS: блок-сополимер стирол-изопрен-стирол с ИР 3 г/10 мин при 200°C/5 кг, продаваемый как KRATON D111K (Кратон).

TI: поли (этилен-co-н-бутилакрилат-co-метилакриловая кислота), содержащая 23 мас.% н-бутилакрилата и 9 мас.% метилакриловой кислоты, которая на 40% нейтрализована ионами цинка и имеет ИР 2,5 г/10 мин.

Толщина и диаметр в следующих таблицах, если конкретно не обозначено, представлены в дюймах (1 дюйм = 2,54 см).

ПРИМЕРЫ 1-9

Иономерные трубы, описанные в Таблице 1, изготовлены из перечисленных материалов обычными способами экструзии труб и калибровки с температурами экструзии расплава от приблизительно 225°С до приблизительно 250°С. Трубы порезаны на куски длиной 20 футов. ВД = внешний диаметр.

Таблица 1 Пример Материал Внешний диаметр Толщина 1 ION 1 20 0,5 2 ION 2 24 1,0 3 ION 3 28 2,0 4 ION 4 22 0,38 5 ION 5 26 0,75 6 ION 6 32 1,5 7 ION 7 26 0,4 8 ION 8 30 1,0 9 ION 9 34 1,8

ПРИМЕРЫ 10-15

Двухслойные иономерные трубы, описанные в Таблице 2, изготовлены из материалов, которые описаны в Таблице 2, способами обычной экструзии многослойных труб и калибровки с температурами экструзии расплава от приблизительно 225°С до приблизительно 250°С. Трубы порезаны на куски длиной 20 футов.

Таблица 2 Пример Внутренний слой Внутренний слой Внешний диаметр трубы Материал Толщина Материал Толщина 10 ION 1 0,5 ACR 0,25 20 11 ION 3 1,0 EPDM 0,4 24 12 ION 5 2,0 HDPE 2 0,5 28 13 ION 5 0,38 SEBS 2 0,2 22 14 ION 7 0,75 SEBS 3 0,3 26 15 ION 9 1,5 Tl 0,5 32

ПРИМЕРЫ 16-24

Многослойные иономерные трубы, описанные в Таблице 3, изготовлены из материалов, которые изложены в Таблице 3, способами обычной экструзии многослойных труб и калибровки с температурами экструзии расплава от 225°С до приблизительно 250°С. Толщина соединительного слоя приблизительно 1-2 мил (0,026-0,051 мм) и он располагается между внутренним слоем и внешним слоем для обеспечения прилипания. Все примеры также имеют подобные соединительные слои на внешней стороне поверхности внешнего слоя: структура трубы состоит из соединительного слоя/внешнего слоя/соединительного слоя/внутреннего слоя. Трубы порезаны на куски длиной 20 футов.

Таблица 3 Пример Внутренний слой Соединительный слой Внешний слой Внешний диаметр трубы Материал Толщина Материал Материал Толщина 16 ION 1 0,5 EP3 EO 0,25 20 17 ION 2 1,0 EP3 EP1 0,4 24 18 ION 3 2,0 EP3 EP2 0,5 28 19 ION 4 0,38 EP3 EPDM 0,2 22 20 ION 5 0,75 HDPE2 HDPE 1 0,3 26 21 ION 6 1,5 SEBS 2 S 0,5 32 22 ION 7 0,45 SEBS 3 SBS 0,2 26 23 ION 8 1,0 SEBS 2 SEBS 1 0,1 30 24 ION 9 1,8 SEBS 2 SIS 0,3 34

ПРИМЕРЫ 25-32

Трубы из углеродистой стали с футеровкой из иономерной трубы, описанные в Таблице 4, изготовлены путем введения указанных иономерных труб в трубы из углеродистой стали длиной 20 футов с толщиной стены 0,75 дюймов с указанным внутренним диаметром (ВнД). Перед облицовкой трубы внутреннюю поверхность трубы из углеродистой стали обработали пескоструйным аппаратом и обезжирили.

Таблица 4 Пример Иономерная труба (Пример) ВнД Трубы Пример Иономерная труба (Пример) ВнД Трубы 25 1 22 29 15 34 26 5 28 30 19 24 27 8 30 31 20 28 28 11 26 32 21 34

ПРИМЕРЫ 33-40

Трубопроводы с иономерной футеровкой, описанные в Таблице 5, изготовлены термической сваркой концов («стыковая сварка») перечисленных иономерных труб, используя обычные способы, и введением полимерных труб в трубы из углеродистой стали с толщиной стен 0,75 дюйма и изложенной длиной, и внутренним диаметром (ВнД). Перед облицовкой трубы внутреннюю поверхность трубы из углеродистой стали обработали пескоструйным аппаратом и обезжирили.

Таблица 5 Пример Иономерная труба (Пример) Внутренний диаметр трубы из углеродистой стали Длина (км) 33 2 26 1 34 4 24 2 35 9 36 3 36 10 22 0,5 37 12 30 1,5 38 17 26 1 39 20 28 2 40 23 32 3

ПРИМЕРЫ 41-64

Трубы из углеродистой стали с футеровкой из иономерной трубы, описанные в Таблице 6, изготовлены путем нагревания перечисленных труб из углеродистой стали, длиной в 20 футов и толщиной стен в 0,75 дюймов и указанным внутренним диаметром (ВнД) до температуры 200°С; введением перечисленных иономерных труб в горячие трубы из углеродистой стали; и охлаждением труб с футеровкой до температуры окружающей среды. Перед облицовкой трубы, внутреннюю поверхность трубы из углеродистой стали обработали пескоструйным аппаратом и обезжирили.

Таблица 6
Трубы из углеродистой стали с иономерной футеровкой Пример Иономерная труба (Пример) Внутренний диаметр Пример Иономерная труба (Пример) Внутренний диаметр 41 1 20 53 13 22 42 2 24 54 14 26 43 3 28 55 15 32 44 4 22 56 16 20 45 5 26 57 17 24 46 6 32 58 18 28 47 7 26 59 19 22 48 8 30 60 20 26 49 9 34 61 21 32 50 10 20 62 22 26 51 11 24 63 23 30 52 12 28 64 24 34

ПРИМЕРЫ 65-73

Трубы из углеродистой стали с порошковым покрытием, описанные в Таблице 7, изготавливаются следующим способом. Внутренняя поверхность трубы из углеродистой стали, длиной 20 футов, с указанным внутренним диаметром, обрабатывается пескоструйным аппаратом и обезжиривается. После этого трубу размещают в вертикальном положении и индукционно нагревают до температуры 275°С. Указанный иономерный порошок подается из псевдожидкого слоя, псевдоожиженного азотом, позволяя псевдоожиженному слою распространяться по внутренней части нагретой трубы из углеродистой стали в направлении снизу и позволяя ему вытекать с верхней части трубы. Псевдоожиженный слой иономерного порошка постоянно подается в нагретую трубу из углеродистой стали, пока не будет достигнута равномерная толщина покрытия. Подачу иономерного порошка потом прекращают, а покрытая труба из углеродистой стали затем охлаждается до температуры окружающей среды.

Таблица 7
Трубы из углеродистой стали с иономерной футеровкой Пример Внутренний диаметр Иономерный порошок Покрытие 65 20 ION 10 0,38 66 26 ION 11 1,0 67 30 ION 12 1,5 68 22 ION 13 0,5 69 28 ION 14 0,75 70 34 ION 15 2,0 71 20 ION 16 0,4 72 24 ION 17 0,8 73 32 ION 18 1,0

ПРИМЕРЫ 74-82

Трубы из углеродистой стали с порошковым покрытием, описанные в Таблице 8, изготавливаются следующим способом. Внутренняя поверхность трубы из углеродистой стали, длиной 20 футов, с указанным внутренним диаметром, обрабатывается пескоструйным аппаратом и обезжиривается. Трубу нагревают до температуры приблизительно 350°С в газовой печи. Горячую трубу затем удалили из печи и поместили на валец в горизонтальном положении, и прокатывали вдоль его оси при скорости приблизительно 80 rpm (оборотов в минуту). Указанный иономерный порошок подается из псевдожидкого слоя, псевдоожиженного азотом, позволяя псевдоожиженному слою распространяться по внутренней части нагретой трубы из углеродистой стали с одного конца трубы и позволяя ему вытекать с другого конца трубы. Псевдоожиженный слой иономерного порошка постоянно подается в нагретую трубу из углеродистой стали, пока не будет достигнута равномерная толщина покрытия. Подачу иономерного порошка потом прекращают, а покрытая труба из углеродистой стали затем охлаждается до температуры окружающей среды, продолжая вращаться.

Таблица 8
Трубы из углеродистой стали с иономерной футеровкой Пример Внутренний диаметр Иономерный порошок Толщина покрытия 74 20 ION 10 0,38 75 26 ION 11 1,0 76 30 ION 12 1,5 77 22 ION 13 0,5 78 28 ION 14 0,75 79 34 ION 15 2,0 80 20 ION 16 0,4 81 24 ION 17 0,8 82 32 ION 18 1,0

ПРИМЕРЫ 83-91

Трубы из углеродистой стали с порошковым покрытием, описанные в Таблице 9, изготавливаются следующим способом. Внутренняя поверхность трубы из углеродистой стали, длиной 20 футов, с указанным внутренним диаметром, обрабатывается пескоструйным аппаратом и обезжиривается. Трубу из углеродистой стали нагревают до температуры приблизительно 350°С в газовой печи. Горячую трубу затем удалили из печи и поместили на валец в горизонтальном положении, и прокатывали вдоль его оси при скорости приблизительно 80 rpm. Направленный по радиусу распылитель на конце выдвижной стрелы размещается осевой линии вращающейся горячей трубы. Указанный иономерный порошок подается из псевдожидкого слоя со сжатым воздухом. Распылитель постоянно двигается вверх и вниз по длине горячей металлической трубы, пока не будет достигнута равномерная толщина покрытия. После этого подачу иономерного порошка прекращают. Для Примеров 85, 89 и 90, смесь 25 мас.% того же иономерного порошка и 75 мас.% мелкоизмельченного песка наносится сверху на иономерное покрытие, как описано выше, пока не будет достигнута однородная толщина в 0,1 дюйм. На протяжении всего процесса покрытия, труба из углеродистой стали находилась в диапазоне температуры от приблизительно 300°С до приблизительно 250°С. Затем покрытую трубу из углеродистой стали охлаждают при вращении, пока ее температура не станет приблизительно 100°С. Затем вращение прекращают и покрытая труба из углеродистой стали охлаждается до температуры окружающей среды.

Таблица 9
Трубы из углеродистой стали с иономерной футеровкой Пример Внутренний диаметр Иономерный порошок Толщина покрытия 83 20 ION 10 0,38 84 26 ION 11 1,0 85 30 ION 12 1,5 86 22 ION 13 0,5 87 28 ION 14 0,75 88 34 ION 15 2,0 89 20 ION 16 0,4 90 24 ION 17 0,8 91 32 ION 18 1,0

ПРИМЕРЫ 92-93

Износоустойчивость определяли следующим способом. Образцы испытания на износ отрезали от полученных литьем под давлением металлических дисков иономера ION 19. Образцы испытания на износ были размером 50 мм на 50 мм и толщиной 6,35 мм. Образцы испытания на износ сушили в вакуумной печи (20 дюймов Hg) при комнатной температуре, по меньшей мере, 15 часов, и затем взвесили. Затем образцы испытания на износ поместили в камеру для исследований, а 10% шлам водосодержащего песка (образец песка AFS50-70) при комнатной температуре (20-25°С) наносили на образец испытания на износ промывочным распылителем для шлама, расположенным на расстоянии 100 мм от его поверхности, с диаметром 4 мм, со скоростью распыления шлама 15-16 м/сек под углом распыления шлама 90° относительно плоскости поверхности в течение 2 часов. После чего, образцы испытания на износ удалили, и сушили в вакуумной печи (20 дюймов Hg) при комнатной температуре на протяжении, по меньшей мере, 15 часов, и после этого повторно взвесили (Пример 92). В Примере 93 образцы испытания на износ испытывали так же, как и в Примере 92, за исключением того, что песчаный шлам наносили на тестируемый образец испытания на износ под углом распыления шлама 25° относительно плоскости поверхности. Результаты представлены в Таблице 10.

Таблица 10 Пример Материал Первоначальный вес (г) Окончательный вес (г) Потеря массы (г) (мас.%) 92 ION 19 9,5565 9,5326 0,0239 0,25 93 ION 20 9,5332 9,5160 0,0172 0,18

Сравнительные Примеры CE101-CE102 и Примеры 101-104

Износоустойчивость определяли следующим способом. Образцы испытания на износ отрезали от полученных литьем под давлением металлических дисков иономеров, описанных в Таблице 11. Образцы испытания на износ были размером 50 мм на 50 мм и толщиной 6,35 мм. Образцы испытания на износ сушили в вакуумной печи (20 дюймов Hg) при комнатной температуре, по меньшей мере, 15 часов, и затем взвесили. Затем образцы испытания на износ поместили в камеру для исследований, а 10% шлам водосодержащего песка (образец песка AFS50-70) при комнатной температуре (20-25°С) наносили на образец испытания на износ промывочным распылителем для шлама, расположенным на расстоянии 100 мм от его поверхности, с диаметром 4 мм, со скоростью распыления шлама 15-16 м/сек под углом распыления шлама 90° относительно плоскости поверхности в течение 2 часов. После чего, образцы испытания на износ удалили, и сушили в вакуумной печи (20 дюймов Hg) при комнатной температуре на протяжении, по меньшей мере, 15 часов, и после этого повторно взвесили. Результаты представлены в Таблице 11.

Таблица 11 Пример Материал Первоначальный вес (г) Окончательный вес (г) Потеря массы (г) (мас.%) CE101 ION 21 9,1257 9,0919 0,0338 0,37 101 ION 22 9,6866 9,6560 0,0306 0,32 102 ION 23 9,2390 9,2132 0,0258 0,28 CE103 ION 25 9,6631 9,6417 0,0214 0,22 103 ION 26 9,0577 9,0431 0,0146 0,16 104 ION 27 9,4865 9,4881 0,0184 0,19

Сравнительные Примеры CE104-CE106 и Примеры 105-108

Образцы испытания на износ испытывали так же, как и в Примере 101, за исключением того, что песчаный шлам наносили на тестируемый образец испытания на износ под углом распыления шлама 25° относительно плоскости поверхности. Результаты представлены в Таблице 22.

Таблица 22 Пример Материал Первоначальный вес (г) Окончательный вес (г) Потеря массы (г) (мас.%) CE104 ION 21 9,0930 9,0651 0,0279 0,31 105 ION 22 9,6560 9,6259 0,0301 0,31 106 ION 23 9,2132 9,1881 0,0251 0,27 CE105 ION 24 9,5332 9,5160 0,0172 0,18 CE106 ION 25 9,6417 9,6236 0,0181 0,19 107 ION 26 9,0431 9,0297 0,0134 0,15 108 ION 27 9,4681 9,4498 0,0183 0,19

Сравнительные Примеры CE107 и Примеры 109-110

Образцы испытания на износ испытывали так же, как и в Примере 101, за исключением того, что образцы испытания на износ сушили в вакуумной печи (20 дюймов Hg) при температуре 35°С до потери веса менее 1 мг/день перед обработкой шламом водосодержащего песка при температуре 50°С, результаты представлены в Таблице 23.

Таблица 23 Пример Материал Первоначальный вес (г) Окончательный вес (г) Потерянный вес (г) (мас.%) CE107 ION 25 8,2988 8,2825 0,0163 0,20 109 ION 26 8,9339 8,9296 0,0043 0,05 110 ION 27 9,2138 9,2077 0,0061 0,07 111 ION 26 109,7108 109,6923 0,0185 0,02

ПРИМЕР 111

Покрытую трубу из углеродистой стали изготавливали путем вращательного способа нанесения покрытия. Гранулы ION 6 (0,45 кг) поместили в стальную трубу с внутренним диаметром (ВД) 50,8 см и длиной 50,8 см. Труба вращалась вдоль своей длины со скоростью вращения 30 оборотов в минуту (rpm) и была нагрета до 275°С во внешней печи. После достижения 275°С, скорость вращения повысили до 120 rpm за 1,5 часа. Затем покрытую трубу охладили для получения внутреннего покрытия ION 6 толщиной от 6,35 до 8,47 мм. Образцы испытания на износ отрезали от трубы и испытывали, как описано в Примере 9, результаты показаны выше.

ПРИМЕРЫ 112-120

Териономерные трубы, описанные в Таблице 24, изготовлены из перечисленных материалов обычными способами экструзии труб и калибровки с температурами экструзии расплава от приблизительно 150°С до приблизительно 225°С. Трубы порезаны на куски длиной 20 футов.

Таблица 24 Пример Материал ВД Толщина Пример Материал ВД Толщина 112 ION 26 20 0,5 117 ION 31 32 1,5 113 ION 27 24 1,0 118 ION 32 26 0,4 114 ION 28 28 2,0 119 ION 33 30 1,0 115 ION 29 22 0,38 120 ION 34 34 1,8 116 ION 30 26 0,75        

ПРИМЕРЫ 120-126

Териономерные двухслойные трубы, описанные в Таблице 25, изготовлены из материалов, которые описаны в Таблице 5, способами обычной экструзии многослойных труб и калибровки с температурами экструзии расплава от приблизительно 150°С до приблизительно 225°С. Трубы порезаны на куски длиной 20 футов.

Таблица 25 Пример Внутренний слой Внешний Слой ВД Материал Толщина Материал Толщина 121 ION 26 0,5 ACR 0,25 20 122 ION 27 1,0 EPDM 0,4 24 123 ION 29 2,0 HDPE 1 0,5 28 124 ION 33 0,38 SEBS 2 0,2 22 125 ION 34 0,75 SEBS 3 0,3 26 126 ION 36 1,5 HDPE 2 0,5 32

ПРИМЕРЫ 127-135

Многослойные териономерные трубы изготовлены из материалов, которые изложены в Таблице 26, способами обычной экструзии многослойных труб и калибровки с температурами экструзии расплава от приблизительно 150°С до приблизительно 225°С. Толщина соединительного слоя приблизительно 1-2 мил (0,026-0,051 мм) и он располагается между внутренним слоем и внешним слоем для обеспечения прилипания. Все примеры также имеют подобные соединительные слои на внешней стороне поверхности внешнего слоя, например, структура трубы состоит из соединительного слоя/ внешнего слоя/ соединительного слоя/ внутреннего слоя. Трубы порезаны на куски длиной 20 футов.

Таблица 26 Пример Внутренний слой Соединительный слой Внешний слой ВД Материал Толщина Материал Материал Толщина 127 ION 26 0,5 EP 3 EO 0,25 20 128 ION 27 1,0 EP 3 EP 1 0,4 24 129 ION 28 2,0 EP 3 EP2 0,5 28 130 ION 29 0,38 EP 3 EPDM 0,2 22 131 ION 30 0,75 HDPE 2 HDPE 1 0,3 26 132 ION 31 1,5 SEBS 2 S 0,5 32 133 ION 32 0,45 SEBS 3 SBS 0,2 26 134 ION 33 1,0 SEBS 2 SEBS 1 0,1 30 135 ION 44 1,8 SEBS 2 SIS 0,3 34

ПРИМЕРЫ 136-142

Трубы из углеродистой стали с футеровкой из териономерной трубы, описанные в Таблице 27, изготовлены путем введения указанных териономерных труб в трубы из углеродистой стали длиной 20 футов с толщиной стены 0,75 дюймов с указанным внутренним диаметром (ВД). Перед облицовкой трубы, внутреннюю поверхность трубы из углеродистой стали обработали пескоструйным аппаратом и обезжирили.

Таблица 27 Пример Териономерная труба (Пример) ВнД трубы из углеродистой стали Пример Териономерная труба (Пример) ВнД трубы из углеродистой стали 136 112 22 140 126 34 137 116 28 141 130 24 138 119 32 142 133 28 139 122 26      

ПРИМЕРЫ 143-150

Трубопроводы с териономерной футеровкой, описанные в Таблице 28, изготовлены термической сваркой концов («стыковая сварка») перечисленных териономерных труб, используя обычные способы, и введением полимерных труб в трубы из углеродистой стали с толщиной стен 0,75 дюйма и изложенной длиной и внутренним диаметром (ВнД). Перед облицовкой трубы, внутреннюю поверхность трубы из углеродистой стали обработали пескоструйным аппаратом и обезжирили.

Таблица 28 Пример Териономерная труба (Пример) Труба из углеродистой стали Пример Терионо-мерная труба (Пример) Труба из углеродистой стали ВнД Длина (км) ВнД Длина (км) 143 113 26 1 147 123 30 1,5 144 115 24 2 148 128 26 1 145 120 36 3 149 133 28 2 146 121 22 0,5 150 134 32 3

ПРИМЕРЫ 151-172

Трубы из углеродистой стали с футеровкой из териономерной трубы, описанные в Таблице 29, изготовлены путем нагревания перечисленных труб из углеродистой стали, длиной в 20 футов и толщиной стен в 0,75 дюймов и указанным внутренним диаметром (ВнД) до температуры 200°С; введением перечисленных териономерных труб в горячие трубы из углеродистой стали; и охлаждением труб с футеровкой до температуры окружающей среды. Перед облицовкой трубы, внутреннюю поверхность трубы из углеродистой стали обработали пескоструйным аппаратом и обезжирили.

Таблица 29 Пример Териономерная труба (Пример) ВнД трубы из углеродистой стали Пример Териономерная труба (Пример) ВнД трубы из углеродистой стали 151 112 20 162 125 26 152 113 24 163 126 32 153 114 28 164 127 20 154 115 22 165 128 24 155 116 26 166 129 28 156 117 32 167 130 22 157 118 26 168 131 26 158 119 30 169 132 32 159 120 34 170 133 26 160 121 20 171 134 30 161 124 22 172 135 34

Подготовительные Примеры PE1-PE9

Териономерные листы толщиной 0,125 дюймов и шириной 9 футов изготавливаются из материалов, указанных в Таблице 30, обычными способами экструзии листов с температурой экструзии расплава от приблизительно 150°С до приблизительно 225°С. Листы складывают вместе при помощи обычного способа каландрирования для получения желаемой толщины.

Таблица 30 Подготовительный пример Материал Толщина листа Подготовительный пример Материал Толщина листа PE1 ION 26 0,5 PE6 ION 31 1,5 PE2 ION 27 1,0 PE7 ION 32 0,5 PE3 ION 28 2,0 PE8 ION 33 1,0 PE4 ION 29 0,25 PE9 ION 34 1,75 PE5 ION 30 0,75      

ПРИМЕРЫ 173-181

Трубы из углеродистой стали с териономерной футеровкой, описанные в Таблице 31, изготавливаются путем введения указанных териономерных листов в трубы из углеродистой стали длиной 20 футов, с толщиной стен 0,75 дюймов и указанным внутренним диаметром (ВнД). Перед облицовкой трубы, внутреннюю поверхность трубы из углеродистой стали обработали пескоструйным аппаратом и обезжирили. Териономерные листы разрезаются до размера, подходящего размеру трубы из углеродистой стали, а швы приваривают встык термической сваркой концов («стыковая сварка»). Трубы из углеродистой стали с териономерной футеровкой нагревали до 200°С при вращении в горизонтальной оси, затем трубу с футеровкой охлаждали до температуры окружающей среды.

Таблица 31 Пример Териономерный лист (Пример) ВнД листа трубы из углеродистой стали Пример Териономерный лист (Пример) ВнД листа трубы из углеродистой стали 173 PE1 22 178 PE6 24 174 PE2 28 179 PE7 28 175 PE3 32 180 PE8 20 176 PE4 26 181 PE9 30 177 PE5 34      

Изобретение относится к трубам для транспортировки по ним высокоабразивных твердых частиц и шлама и касается иономерных труб, обладающих высокой износоустойчивостью. Изделие трубчатой или цилиндрической формы содержит самый близкий к центру слой, при этом самый близкий к центру слой имеет толщину приблизительно 6,3-102 мм и включает иономер. Также изложены способы производства изделия и транспортировки абразивных материалов через изделие. Изобретение обеспечивает большой срок эксплуатации, высокую износоустойчивость труб для горнодобывающей промышленности и для транспортировки в других видах промышленности. 7 н. и 11 з.п. ф-лы, 31 табл., 181 пр.

1. Изделие трубчатой или цилиндрической формы, имеющее самый близкий к центру слой, причем изделие представляет собой износоустойчивое изделие; при этом самый близкий к центру слой имеет толщину приблизительно 6,3-102 мм и включает иономер; при этом иономер изготовлен из кислотного полимера, который представляет собой кислотный терполимер, содержащий α-олефин, имеющий 2-10 атома углерода, около 5-25 мас.%, на основании общей массы кислотного полимера, α,β-этиленненасыщенной карбоновой кислоты, имеющей 3-8 атомов углерода, и около 12-60 мас.% сложного эфира α,β-этиленненасыщенной карбоновой кислоты; и 5-90% карбоновых кислот нейтрализованы ионами металла.

2. Изделие по п.1, в котором α-олефин состоит, по существу, из этилена и акриловой кислоты, метилакриловой кислоты или их смесей, причем 10-50% карбоновых кислот нейтрализуются ионами натрия, ионами лития, ионами магния, ионами цинка или смесью из двух или более этих компонентов.

3. Изделие по п.2, в котором сложный эфир представляет собой метилакрилат, этилакрилат, изопропилакрилат, бутилакрилат или смеси из двух или более этих компонентов.

4. Изделие по любому из пп.1-3, в котором иономер включает около 0,1-80 мас.%, на основании общего веса иономера, износостойкого наполнителя.

5. Изделие по любому из пп.1-3, которое также включает внешний слой, имеющий толщину приблизительно 0,1 до 102 мм; причем внешний слой содержит каучук, эластомер, термопластический эластомер, терполимер кислоты, терполимер иономера, или смеси из двух или более этих компонентов; внешний слой необязательно содержит высокопрочное волокно, термореактивную смолу или и то и другое; при этом высокопрочное волокно выполнено из стекловолокна, непрерывного стекловолокна, полиарамидного волокна, арамидного волокна, графита, углеродного волокна, кремнезема, кварца, керамики, карбида кремния, бора, глинозема, алюмосиликата, полиэтилена, полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, полиимида, жидкокристаллических полимеров, полипропилена, полиэстера или полиамида.

6. Изделие по п.5, которое также включает промежуточный слой, расположенный между самым близким к центру слоем и внешним слоем, содержащий ангидридный или кислотно-привитый полимер.

7. Изделие по п.5 или 6, в котором самый удаленный от центра слой соприкасается с самым близким от центра слоем и содержит углеродистую сталь, сталь, нержавеющую сталь, чугун, оцинкованную сталь, алюминий, или медь, или сплавы из двух и более этих компонентов.

8. Изделие по п.7, в котором самый удаленный от центра слой содержит углеродистую сталь.

9. Способ изготовления износоустойчивых труб, включающий этап, на котором укладывают предварительно подготовленную пленку или лист на предварительно подготовленную металлическую или пластиковую трубу для изготовления металлической или пластиковой трубы с иономерной футеровкой, причем пленка или лист представляют собой однослойную или многослойную пленку или лист и выполнены из композиции иономера; при этом иономер выполнен в соответствии с любым из пп.1-8.

10. Способ по п.9, который дополнительно включает этап, на котором нагревают металлическую или пластиковую трубу выше температуры размягчения композиции иономера и позволяют металлической или пластиковой трубе остынуть для изготовления металлической или пластиковой трубы с иономерной футеровкой.

11. Способ изготовления изделий, включающий этап, на котором протягивают или вставляют изделие во внутреннюю поверхность металлической трубы для изготовления металлической трубы с иономерной футеровкой; при этом труба является изделием, выполненным в соответствии с любым из пп.1-8.

12. Способ изготовления износоустойчивого изделия трубчатой или цилиндрической формы, включающий этапы, на которых укладывают пленку или лист, содержащие композицию иономера, на внутреннюю поверхность металлического изделия трубчатой или цилиндрической формы; навевают изделие выше температуры размягчения композиции иономера; и позволяют изделию остынуть для изготовления изделия с иономерной футеровкой, при этом изделие выполнено в соответствии с любым из пп.1-8.

13. Способ транспортировки абразивного материала, включающий этапы, на которых изготавливают изделие трубчатой или цилиндрической формы, выполненное в соответствии с любым из пп.1-8, 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.

14. Применение изделия для транспортировки абразивного материала, причем изделие выполнено в соответствии с любым из пп.1-8.

15. Изделие трубчатой или цилиндрической формы, имеющее самый близкий к центру слой, причем изделие представляет собой износоустойчивое изделие; при этом самый близкий к центру слой имеет толщину приблизительно 6,3-102 мм и включает композицию иономера; при этом иономер изготовлен из кислотного сополимера, содержащего α-олефин, имеющий 2-10 атома углерода и около 5-25 мас.%, на основании общей массы кислотного полимера, α,β-этиленненасыщенной карбоновой кислоты, имеющей 3-8 атомов углерода; при этом карбоновая кислота представляет собой акриловую кислоту, метакриловую кислоту или их смеси; причем около 10-50% карбоновых кислот нейтрализуется ионами натрия, ионами лития, ионами магния, ионами цинка или смесью из двух или более этих компонентов.

16. Изделие по п.15, в котором иономер также включает около 0,1-80 мас.%, на основании общего веса композиции иономера, износостойкого наполнителя, причем изделие дополнительно включает внешний слой, имеющий толщину приблизительно 0,1 до 102 мм, и содержит высокопрочное волокно и необязательно термореактивную смолу; при этом высокопрочное волокно выполнено из стекловолокна, непрерывного стекловолокна, полиарамидного волокна, арамидпого волокна, графита, углеродного волокна, кремнезема, кварца, керамики, карбида кремния, бора, глинозема, алюмосиликата, полиэтилена, полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, полиимида, жидкокристаллических полимеров, полипропилена, полиэстера или полиамида.

17. Изделие по п.16, которое также включает промежуточный слой, содержащий ангидридный или кислотно-привитый полимер, причем высокопрочное волокно представляет собой непрерывное элементарное волокно, основную пряжу, однонаправленный лист, мат, ткань, трикотажное полотно, бумагу, нетканый материал, тканый материал, или их смеси.

18. Изделие по п.17, в котором самый удаленный от центра слой содержит углеродистую сталь, сталь, нержавеющую сталь, чугун, оцинкованную сталь, алюминий, или медь, или сплавы их двух и более этих компонентов.