Композиции для нанесения покрытия и способы их изготовления

1. Способ нанесения покрытия на удлиненное металлическое трубчатое изделие, включающий:
(a) нагревание удлиненного металлического трубчатого изделия;
(b) нанесение на удлиненное металлическое трубчатое изделие наплавляемого покрытия из эпоксидной смолы;
(c) нанесение на наплавляемое покрытие из эпоксидной смолы композиции для нанесения покрытия,
(d) возможно, отверждение композиции для нанесения покрытия, где указанное отверждение предпочтительно включает нагревание композиции для нанесения покрытия инфракрасным нагревателем,
(e) возможно, нанесение наружного покрытия на покрытие из указанной композиции для нанесения покрытия, предпочтительно полиэфирного наружного покрытия,
где композиция для нанесения покрытия представляет собой расплавленную смесь:
(i) эпоксидного концентрата;
(ii) концентрата наполнителя;
(iii) полиолефина и, возможно
(iv) усилителя адгезии;
где эпоксидный концентрат находится в твердой форме и содержит, в виде смеси:
(A) отверждаемую эпоксидную смолу в твердой форме;
(B) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из (i) улучшающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина, или (ii) смеси полиолефина и улучшающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, реакционноспособные по отношению к отверждаемой эпоксидной смоле в твердой форме; и где эпоксидный концентрат не содержит отверждающего агента; и
где концентрат наполнителя находится в твердой форме и содержит, в виде смеси,
(X) компонент наполнителя в виде порошка;
(Y) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из (i) улучшающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина, или (ii) смеси полиолефина и улучшающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, совместимые с компонентом наполнителя и/или обладающие сродством к нему;
(Z) отверждающий агент, способный отверждать эпоксидную смолу; и где концентрат наполнителя не содержит эпоксидной смолы.
2. Способ нанесения покрытия на удлиненное металлическое трубчатое изделие, включающий:
(a) нагревание удлиненного металлического трубчатого изделия;
(b) нанесение на удлиненное металлическое трубчатое изделие наплавляемого покрытия из эпоксидной смолы;
(c) нанесение на наплавляемое покрытие из эпоксидной смолы композиции для нанесения покрытия,
(d) возможно, отверждение композиции для нанесения покрытия, где указанное отверждение предпочтительно включает нагревание композиции для нанесения покрытия инфракрасным нагревателем,
(e) возможно, нанесение наружного покрытия на покрытие из указанной композиции для нанесения покрытия, предпочтительно полиэфирного наружного покрытия,
где композиция для нанесения покрытия представляет собой расплавленную смесь:
(i) эпоксидного концентрата;
(ii) концентрата наполнителя;
(iii) концентрата отверждающего агента;
(iv) полиолефина и, возможно
(v) усилителя адгезии;
где эпоксидный концентрат находится в твердой форме и содержит, в виде смеси:
(A) отверждаемую эпоксидную смолу в твердой форме;
(B) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из (i) улучшающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина, или (ii) смеси полиолефина и улучшающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, реакционноспособные по отношению к отверждаемой эпоксидной смоле в твердой форме; и где эпоксидный концентрат не содержит отверждающего агента; и
где концентрат наполнителя находится в твердой форме и содержит, в виде смеси,
(X) компонент наполнителя в виде порошка;
(Y) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из (i) усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина, или (ii) смеси полиолефина и усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, совместимые с компонентом наполнителя и/или обладающие сродством в нему; и где концентрат наполнителя не содержит отверждающего агента; и
где концентрат отверждающего агента находится в твердой форме и содержит, в виде смеси,
(Z) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из (i) полиолефина; (ii) усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина или (ii) смеси полиолефина и усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, реакционноспособные по отношению к компоненту наполнителя; и
(Z1) отверждающий агент, способный отверждать эпоксидную смолу; и где концентрат отверждающего агента не содержит эпоксидной смолы.
3. Эпоксидный концентрат для применения в способе по любому из пп. 1 или 2, включающий в виде смеси:
(А) отверждаемую эпоксидную смолу в твердой форме;
(B) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из (i) усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина, предпочтительно привитого полиэтилена, или (ii) смеси полиолефина, предпочтительно полиэтилена, и усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, реакционноспособные по отношению к отверждаемой эпоксидной смоле в твердой форме;
(C) возможно, усилитель адгезии/добавку, усиливающую совместимость, предпочтительно усилитель адгезии/добавку, усиливающую совместимость, в виде твердого порошка; и
(D) возможно, концентрат на основе черного полиэтилена;
(E) возможно, УФ-стабилизатор;
где концентрат эпоксидной смолы не содержит отверждающего агента.
4. Эпоксидный концентрат по п. 3, в котором различие температур плавления содержащего полиолефин компонента и отверждаемой эпоксидной смолы составляет менее 40%, предпочтительно менее 20%, более предпочтительно менее 10%, и еще более предпочтительно менее 5%.
5. Эпоксидный концентрат по п. 3, в котором: (а) привитой полиэтилен представляет собой Fusabond М603; (b) полиэтилен представляет собой Novacor RMS-539; и/или (с) усилитель адгезии/добавка, усиливающая совместимость, представляет собой силан, предпочтительно A-1100-DLC или A-1120-DLC, предпочтительно в количестве от 0,1 до 1%, предпочтительно примерно 0,6% масс.
6. Эпоксидный концентрат по п. 3, содержащий свыше 50%, предпочтительно свыше 55%, более предпочтительно свыше 58%, еще более предпочтительно примерно 59% масс. отверждаемой эпоксидной смолы в твердой форме; и/или от 20 до 40%, предпочтительно от 20 до 30%, более предпочтительно примерно 25%, более предпочтительно 25,9% масс. полиэтилена; и/или от 10 до 15%, предпочтительно примерно 12% масс. привитого полиэтилена.
7. Эпоксидный концентрат по п. 3, в котором твердую эпоксидную смолу выбирают из группы, состоящей из DER 6155, DER 664UE, DER 667Е, EPON 1004F, EPON 2005, EPON 1007F, DEN 438, DEN 439 и EPON 2014; предпочтительно она представляет собой DER 6155.
8. Эпоксидный концентрат для применения в способе по любому из пп. 1 и 2, состоящий по существу из смеси следующих компонентов, в % масс: примерно 26% полиэтилена; примерно 14,5% привитого полиэтилена; примерно 0,5% усилителя адгезии; и примерно 59% твердой эпоксидной смолы, и, возможно, также включающий достаточное количество концентрата на основе черного полиэтилена для того, чтобы придать эпоксидному концентрату легко воспринимаемую окраску.
9. Эпоксидный концентрат по п. 8, состоящий по существу из: примерно 26% полиэтилена; примерно 12% привитого полиэтилена; примерно 0,3% усилителя адгезии; примерно 59% твердой эпоксидной смолы; и примерно 2,7% концентрата на основе черного полиэтилена.
10. Концентрат наполнителя для применения в способе по п. 1, включающий в виде смеси:
(A) компонент наполнителя в виде порошка;
(B) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из (i) усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина, предпочтительно привитого полиэтилена, более предпочтительно Fusabond М603, или (ii) смеси полиолефина, предпочтительно полиэтилена, более предпочтительно Novacor RMS-539, и усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, совместимые с компонентом наполнителя и/или обладающие сродством к нему;
(C) отверждающий агент, способный отверждать эпоксидную смолу;
(D) возможно, усилитель адгезии/добавку, усиливающую совместимость, предпочтительно в виде твердого порошка, более предпочтительно A-1100-DLC или A-1120-DLC; и
(E) возможно, концентрат на основе черного полиэтилена;
(F) возможно, УФ-стабилизатор;
где указанный концентрат не содержит эпоксидной смолы.
11. Концентрат наполнителя для применения в способе по п. 2, включающий в виде смеси:
(A) компонент наполнителя в виде порошка; и
(B) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из (i) усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина, предпочтительно привитого полиэтилена, более предпочтительно Fusabond М603, или (ii) смеси полиолефина, предпочтительно полиэтилена, более предпочтительно Novacor RMS-539, и усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, совместимые с компонентом наполнителя и/или обладающие сродством к нему;
(C) возможно, усилитель адгезии/добавку, усиливающую совместимость, предпочтительно в виде порошка, более предпочтительно A-1100-DLC или А-1120-DLC;
(D) возможно, концентрат на основе черного полиэтилена;
(E) возможно, УФ-стабилизатор;
где указанный концентрат не содержит эпоксидной смолы.
12. Концентрат наполнителя по любому из пп. 10 и 11, содержащий свыше 50%, предпочтительно свыше 55%, более предпочтительно свыше 60%, еще более предпочтительно свыше 65%, и еще более предпочтительно примерно 67% масс. порошка наполнителя; и/или от 20 до 40%, предпочтительно от 20 до 30%, еще более предпочтительно примерно 29% масс. полиэтилена; и/или от 1 до 5%, предпочтительно примерно 2% масс. привитого полиэтилена; и/или от 0,1 до 2%, предпочтительно примерно 1% масс. усилителя адгезии/добавки, усиливающей совместимость; и/или от 0,5 до 1,5%, предпочтительно примерно 0,8%, УФ-стабилизатора.
13. Концентрат наполнителя по любому из пп. 10 и 11, в котором (а) наполнитель выбирают из группы, состоящей из карбоната кальция, сульфата кальция, сульфата бария, глины (например монтмориллонита или бентонита), стеклянных шариков и полых стеклянных шариков, микросфер, слюды, оксида кремния, полевого шпата и метасиликата кальция (например, волластонита), предпочтительно волластонита; и/или (b) отверждающий агент выбирают из группы, состоящей из цианогуанидина, гидразидного соединения, гидразина, фенольного отвердителя, ангидрида, алифатического первичного амина, ароматического первичного амина, алифатического вторичного амина и ароматического вторичного амина, предпочтительно дициандиамида Omicure DDA-10.
14. Концентрат наполнителя для применения в способе по п. 1, состоящий, по существу, из смеси следующих компонентов (в % масс): примерно 28% полиэтилена; примерно 2% привитого полиэтилена; примерно 1% усилителя адгезии; примерно 68% порошка наполнителя; и примерно 1% отверждающего агента, возможно, включающий также достаточное количество концентрата на основе черного полиэтилена для того, чтобы придать концентрату наполнителя легко воспринимаемую окраску.
15. Концентрат отверждающего агента для применения в способе по п. 2, включающий, в виде смеси:
(Z) содержащий полиолефин компонент, включающий по меньшей мере один из: (i) полиолефина; (ii) усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина, или (ii) смеси полиолефина и усиливающего совместимость полимера, то есть модифицированного полиолефина; при этом указанный модифицированный полиолефин содержит функциональные группы, совместимые с компонентом наполнителя и/или обладающие сродством к нему; и
(Z1) отверждающий агент, способный отверждать эпоксидную смолу; и где концентрат отверждающего агента не содержит эпоксидной смолы, где предпочтительно отверждающий агент составляет 15% масс. или более; предпочтительно 25% масс. или более; более предпочтительно 45% масс или более, концентрата отверждающего агента.
16. Концентрат отверждающего агента по п. 15, в котором отверждающий агент выбирают из группы, состоящей из цианогуанидина, гидразидного соединения, гидразина, фенольного отвердителя, ангидрида, алифатического первичного амина, ароматического первичного амина, алифатического вторичного амина и ароматического вторичного амина; предпочтительно из дициандиамида Omicure DDA-10.
17. Комплект, включающий:
[A] эпоксидный концентрат по любому из пп. 3-9;
[B] концентрат наполнителя по любому из пп. 10 и 12-14;
[C] возможно, усилитель адгезии;
[D] инструкции по осуществлению способа по п. 1, для изготовления композиции для нанесения покрытия; при этом указанные инструкции включают инструкции по объединению эпоксидного концентрата с концентратом наполнителя, полиолефином и, возможно, усилителем адгезии/добавкой, усиливающей совместимость, и расплавлению указанного сочетания с получением композиции для нанесения покрытия, например, указанные инструкции включают указания массовой доли эпоксидного концентрата, концентрата наполнителя, полиолефина и, возможно, концентрата отверждающего агента и/или усилителя адгезии, подлежащие объединению, где, предпочтительно, массовые доли составляют: 50% полиолефина, 30% концентрата наполнителя, 17% эпоксидного концентрата и 3% усилителя адгезии.
18. Комплект, включающий:
[A] эпоксидный концентрат по любому из пп. 3-9;
[B] концентрат наполнителя по любому из пп. 11-14;
[C] концентрат отверждающего агента по любому из пп. 15 и 16;
[D] возможно, усилитель адгезии;
[E] инструкции по осуществлению способа по п. 2, для изготовления композиции для нанесения покрытия; при этом указанные инструкции включают инструкции по объединению эпоксидного концентрата, концентрата наполнителя, концентрата отверждающего агента, полиолефина и, возможно, усилителя адгезии/добавки, усиливающей совместимость, и расплавлению указанного сочетания с получением композиции для нанесения покрытия, например, указанные инструкции включают указания массовой доли эпоксидного концентрата, концентрата наполнителя, полиолефина и, возможно, концентрата отверждающего агента и/или усилителя адгезии, подлежащие объединению, где, предпочтительно, массовые доли составляют: 50% полиолефина, 30% концентрата наполнителя, 17% эпоксидного концентрата и 3% усилителя адгезии.
19. Комплект по любому из пп. 17 и 18, дополнительно включающий полиолефин.
20. Способ изготовления композиции для нанесения покрытия, включающий:
- объединение эпоксидного концентрата по любому из пп. 3-9, концентрата наполнителя по любому из пп. 10-14, полиолефина и, возможно, усилителя адгезии, с получением по существу однородной смеси;
- расплавление по существу однородной смеси с получением композиции для нанесения покрытия.
21. Способ нанесения покрытия на трубу, включающий нанесение расплавленной композиции для нанесения покрытия по п. 20 на предварительно нагретую поверхность покрытой эпоксидной смолой трубы, после чего указанной композиции для нанесения покрытия дают охладиться примерно до комнатной температуры, возможно, дополнительно включающий стадию отверждения полимерной композиции по мере того, как она охлаждается примерно до комнатной температуры, или после охлаждения, в котором, предпочтительно, отверждение проводят с помощью инфракрасного нагревателя, перед тем, как указанная композиция для нанесения покрытия достигает комнатной температуры, и, возможно, дополнительно включающий дополнительное нанесение на трубу наружного покрытия, предпочтительно полиэфирного наружного покрытия, после нанесения на трубу покрытия из композиции для нанесения покрытия.
22. Способ нанесения покрытия на удлиненное металлическое трубчатое изделие, имеющее внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, включающий в единой последовательности следующие стадии:
(a) возможно, очистку внешней поверхности, предпочтительно с использованием струйной обработки и/или промывки кислотой указанной внешней поверхности;
(b) возможно, нагревание внешней поверхности;
(c) возможно, нанесение антикоррозионного слоя, предпочтительно наплавляемой эпоксидной смолы или жидкой эпоксидной смолы, где нанесение предпочтительно проводят методом напыления, распыления или покраски;
(d) возможно, нанесение адгезионного слоя, где нанесение адгезионного слоя предпочтительно осуществляют экструзией или напылением адгезива на указанную внешнюю поверхность;
(e) нанесение на указанную внешнюю поверхность композиции сшиваемого, предпочтительно несшитого, полиолефина, с получением на ней полиолефинового покрытия, предпочтительно, путем экструзии горячей расплавленной композиции сшиваемого полиолефина на указанную внешнюю поверхность, и/или нанесения порошкового покрытия из указанной композиции сшиваемого полиолефина на указанную внешнюю поверхность;
(f) воздействие на полиолефиновое покрытие посредством источника энергии, предпочтительно источника инфракрасной энергии, источника ультрафиолетовой энергии, электронного пучка, источника микроволновой энергии, индукционной катушки, источника горячего воздуха и/или конвекционной печи, предпочтительно до температуры от 160 до 240°С, таким образом сшивая указанное полиолефиновое покрытие, с получением сшитого полиолефинового покрытия; и
(g) быстрое охлаждение указанного сшитого полиолефинового покрытия, предпочтительно посредством быстрого охлаждения холодной водой, более предпочтительно, включающее быстрое охлаждение внутренней поверхности и/или внешней поверхности, например, быстрым охлаждением ламинарным потоком.
23. Способ по п. 22, в котором композиция сшиваемого полиолефина является частично сшитой, а покрытие из сшитого полиолефина содержит более высокий процент сшитого полиолефина, чем композиция сшиваемого полиолефина.
24. Способ по любому из пп. 21 и 22, в котором композиция сшиваемого полиолефина включает полиэтилен или полипропилен.
25. Способ по любому из пп. 21 и 22, в котором композиция сшиваемого полиолефина включает отверждаемую эпоксидную смолу, усиливающий совместимость полимер и отверждающий агент, способный отверждать эпоксидную смолу.
26. Способ по любому из пп. 21 и 22, в котором композиция сшиваемого полиолефина включает (а) порошок наполнителя; и/или (b) полые микрошарики и/или стеклянные микросферы, которые предпочтительно образуют синтактическую матрицу.
27. Устройство для нанесения покрытия на движущееся удлиненное металлическое трубчатое изделие, включающее:
(a) блок экструзионной головки, предпочтительно включающий плоскую экструзионную головку или кольцевую экструзионную головку;
(b) блок источника энергии, предпочтительно включающий источник инфракрасной энергии, источник ультрафиолетовой энергии, электронный пучок, источник микроволновой энергии, индукционную катушку, источник горячего воздуха и/или конвекционную печь;
(c) блок охлаждающего устройства, предпочтительно включающий систему распределения воды, которая подает холодную воду на удлиненное металлическое трубчатое изделие, предпочтительно на внешнюю и/или внутреннюю поверхность удлиненного металлического трубчатого изделия;
(d) транспортирующее устройство для перемещения удлиненного металлического трубчатого изделия между блоками;
(e) возможно, блок очистки, предпочтительно включающий устройство для струйной обработки и/или промывки кислотой;
(f) возможно, блок предварительного нагрева, предпочтительно включающий нагреватель;
(g) возможно блок нанесения антикоррозионного слоя, предпочтительно включающий устройство для нанесения покрытия распылением или устройство для нанесения порошка;
(h) возможно, блок нанесения адгезионного слоя, предпочтительно включающий устройство для нанесения адгезионного слоя.
28. Устройство для нанесения покрытия на стационарное удлиненное металлическое трубчатое изделие, включающее:
(a) направляющую, проходящую вблизи удлиненного металлического трубчатого изделия и, главным образом, параллельно ему;
(b) систему каретки, помещенную на направляющую и включающую экструзионную головку, предпочтительно плоскую экструзионную головку или кольцевую экструзионную головку, источник энергии, предпочтительно включающий источник инфракрасной энергии, источник ультрафиолетовой энергии, электронный пучок, источник микроволновой энергии, индукционную катушку, источник горячего воздуха и/или конвекционную печь; и охлаждающее устройство, предпочтительно включающее систему распределения воды, которая подает холодную воду на удлиненное металлическое трубчатое изделие, предпочтительно на внешнюю или на внутреннюю поверхность;
(c) транспортную систему, для перемещения системы каретки вдоль направляющей;
(d) возможно, блок очистки, предпочтительно включающий устройство для струйной обработки и/или промывки кислотой;
(e) возможно, нагреватель;
(f) возможно, устройство для нанесения антикоррозионного слоя, предпочтительно включающее устройство для нанесения покрытия напылением или устройство для нанесения порошка; и
(g) возможно, устройство для нанесения адгезионного слоя.
29. Устройство по п. 28, в котором система каретки включает единственную каретку.
30. Устройство по п. 28, в котором система каретки включает множество кареток.
31. Устройство по п. 28, в котором транспортная система может независимо перемещать множество кареток вдоль направляющей.
32. Устройство по любому из пп. 28-31, в котором указанное удлиненное металлическое трубчатое изделие является направляющей.