BR112014030849B1

BR112014030849B1 - Método para revestir um artigo

Info

Publication number: BR112014030849B1
Application number: BR112014030849-7A
Authority: BR
Inventors: Sandy Zhang; Wilson Xu
Original assignee: Swimc Llc
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2022-12-20
Also published as: BR112014030849A2; RU2014145626A; JP6676021B2; KR20150024330A; RU2603679C2; JP2015525273A; KR102170915B1; EP2861679A1; CA2873069C; IN2014DN09548A; JP2018059080A; CN104364325A; CO7160114A2; WO2013187962A1; US20150086711A1; EP2861679A4; CA2873069A1; MY185759A; US20210309881A1

Abstract

COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO EM PÓ, E, MÉTODO PARA REVESTIR UM ARTIGO. A presente invenção refere-se a composições de revestimento em pó que incluem uma composição de resina epóxi e um agente de cura. A composições de revestimento em pó podem se aplicadas em baixas temperaturas de aplicação de cerca de 165°C a 185°C. As composições de revestimento podem ser usadas para formar revestimentos epóxi de tubo de camada única e de duas camadas ligados por fusão, e demonstram ótimas resistência à corrosão e flexibilidade com descolamento catódico reduzido.

Description

REFERÊNCIA REMISSIVA AOS PEDIDOS RELACIONADOS

[01] Este pedido reivindica a prioridade do pedido provisório U.S. n° de série 61/659.176, depositado em 13 de junho de 2012, cuja descrição é aqui incorporada a título de referência.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[02] Os revestimentos em pó são sistemas de revestimento sem solvente, 100% sólidos, que têm sido usados como alternativas de baixo VOC e baixo custo aos revestimentos líquidos e tintas tradicionais.

[03] Os dutos são, de modo geral, fabricados com tubos de aço de alto grau de grandes diâmetros. Os dutos são revestidos com composições em pó resistentes à corrosão, mas os revestimentos de tubo convencionais têm que ser curados em temperaturas de 200°C a 230°C, resultando em tensão aumentada, ductilidade reduzida e resistência reduzida do tubo de aço de alto grau. Além disso, durante o transporte de fluidos como óleo e gás natural, as adesão e flexibilidade do revestimento deterioram-se e os revestimentos protetores tendem a se descolar da superfície do tubo.

[04] A partir do anteriormente mencionado, será entendido que o que é necessário na técnica é uma composição de revestimento em pó que possa ser curada em temperaturas mais baixas, fornecendo assim proteção contra a corrosão aos tubos de aço de alto grau, e reduzindo o possível descolamento catódico em relação aos revestimentos de tubo convencionais. Métodos para produzir tais composições em pó são descritos e reivindicações na presente invenção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[05] A presente invenção descreve composição de revestimento em pó que se curam em baixas temperaturas de aplicação, e métodos de revestimento de um artigo com tais composições também são descritos.

[06] Em uma modalidade, a composição de revestimento em pó aqui descrita inclui uma composição epóxi e um agente de cura. Quando combinados, a composição epóxi e o agente de cura formam uma composição de revestimento em pó que se cura a uma temperatura de cerca de 175°C a 185°C durante dois minutos.

[07] Em uma outra modalidade, é aqui descrito um método para revestir um artigo, incluindo as etapas de obter uma composição epóxi e um agente de cura, e combinar a composição epóxi e o agente de cura para formar uma composição de revestimento em pó. O método inclui, ainda, a etapas de aplicar a composição de revestimento em pó a um substrato e curar a composição de revestimento em pó a cerca de 165°C a 185°C durante dois minutos.

[08] O sumário da presente invenção exposta acima não se destina a descrever cada modalidade apresentada ou cada implementação da presente invenção. A descrição seguinte exemplifica mais particularmente as modalidades ilustrativas. Em várias partes no decorrer deste pedido, é fornecida uma orientação por meio de listas de exemplos, cujos exemplos podem ser usados em várias combinações. Em cada instância, a lista relatada serve apenas como um grupo representativo e não deveria ser interpretada como uma lista exclusiva.

[09] Os detalhes das uma ou mais modalidades da invenção são demonstrados nos desenhos em anexo e na descrição abaixo. Outros recursos, objetivos e vantagens da presente invenção ficarão evidentes a partir da descrição e dos desenhos e a partir das reivindicações.

DEFINIÇÕES SELECIONADAS

[10] Exceto onde especificado em contrário, os seguintes termos para uso na presente invenção têm os significados fornecidos abaixo.

[11] Para uso na presente invenção, o termo "grupo orgânico" significa um grupo hidrocarboneto (com elementos opcionais além de carbono e hidrogênio, como oxigênio, nitrogênio, enxofre e silício) que é classificado como um grupo alifático, um grupo cíclico ou uma combinação de grupos alifáticos e cíclicos (por exemplo, grupos alcarila e aralquila). Os grupos orgânicos, conforme aqui descritos, podem ser monovalentes, divalentes ou polivalentes. O termo "grupo alifático" significa um grupo hidrocarboneto linear ou ramificado, saturado ou insaturado. Este termo é usado para abranger grupos alquila, alquenila, e alquinila, por exemplo. O termo "grupo alquila" significa um grupo hidrocarboneto linear ou ramificado saturado incluindo, por exemplo, metila, etila, isopropila, t-butila, heptila, dodecila, octadecila, amila, 2-etil-hexila e similares. O termo "grupo alquenila" significa um grupo hidrocarboneto linear ou ramificado insaturado com uma ou mais ligações duplas de carbono-carbono, como um grupo vinila. O termo "grupo alquinila" significa um grupo hidrocarboneto insaturado, linear ou ramificado com uma ou mais ligações triplas de carbono-carbono. O termo "grupo cíclico" significa um anel fechado de grupo hidrocarboneto que é classificado como um grupo alicíclico ou um grupo aromático, ambos os quais podem introduzir heteroátomos. O termo "grupo alicíclico" significa um grupo hidrocarboneto cíclico tendo propriedades que se parecem com aquelas de grupos alifáticos. O termo "Ar" refere-se a um grupo arila divalente (isto é, um grupo arileno), que se refere a um anel aromático ou sistema de anel fechado, como fenileno, naftileno, bifenileno, fluorenileno, e indenila, assim como grupos heteroarileno (isto é, um hidrocarboneto de anel fechado no qual um ou mais dos átomos no anel é um elemento diferente de carbono (por exemplo, nitrogênio, oxigênio, enxofre, etc.)). Grupos heteroarila adequados incluem furila, tienila, piridila, quinolinila, isoquinolinila, indolila, isoindolila, triazolila, pirrolila, tetrazoila, imidazolila, pirazolila, oxazolila, tiazolila, benzofuranila, benzotiofenila, carbazolila, benzoxazolila, pirimidinila, benzimidazolila, quinoxalinila, benzotiazolila, naftiridinila, isoxazolila, isotiazolila, purinila, quinazolinila, pirazinila, 1-óxidopiridila, piridazinila, triazinila, tetrazinila, oxadiazolila, tiadiazolila e assim em diante. Quando tais grupos são divalentes, são tipicamente chamados de grupos "heteroarileno" (por exemplo, furileno, piridileno, etc.).

[12] Uma substituição é prevista nos grupos orgânicos dos compostos da presente invenção. Quando o termo "grupo" é aqui usado para descrever um substituinte químico, o material químico descrito inclui o grupo não substituído e aquele grupo com átomos de O, N, Si, ou S, por exemplo, na cadeia (tal como em um grupo alcóxi) e também grupos carbonila ou outra substituição convencional. Por exemplo, a frase "grupo alquila" destina-se a incluir não apenas os substituintes alquila de hidrocarboneto saturado de cadeia aberta puros, como metila, etila, propila, t-butila, e similares, mas também os substituintes alquila que possuem outros substituintes conhecidos na técnica, como hidroxila, alcóxi, alquilsulfonila, átomos de halogênio, ciano, nitro, amino, carboxila, etc. Dessa forma, "grupo alquila" inclui grupos éter, haloalquilas, nitroalquilas, carboxialquilas, hidroxialquilas, sulfoalquilas, etc.

[13] Exceto onde indicado em contrário, a referência a um composto de "(met)acrilato" (onde "met" está em parênteses) inclui compostos de acrilato e metacrilato.

[14] O termo "ácido policarboxílico" inclui os ácidos policarboxílicos e os anidridos dos mesmos.

[15] O termo "sobre", quando usado no contexto de um revestimento aplicado sobre uma superfície ou substrato, inclui ambos os revestimentos aplicados direta ou indiretamente à superfície ou substrato. Desta forma, por exemplo, um revestimento aplicado a uma camada iniciadora que cobre um substrato constitui um revestimento aplicado sobre o substrato.

[16] Exceto onde indicado em contrário, o termo "polímero" inclui tanto homopolímeros quanto copolímeros (isto é, polímeros de dois ou mais monômeros diferentes).

[17] O termo "compreende" e as variações do mesmo não têm um significado limitador quando aparecem na descrição e nas reivindicações.

[18] Os termos "preferencial" e "de preferência" referem-se a modalidades da invenção que podem fornecer determinados benefícios, sob determinadas circunstâncias. Entretanto, outras modalidades podem também ser preferenciais, sob circunstâncias iguais ou diferentes. Além disso, a menção a uma ou mais modalidades preferenciais não implica que outras modalidades não sejam úteis, e não se destina a excluir outras modalidades do escopo da invenção.

[19] Para uso na presente invenção, "um", "uma", "o", "a", "ao menos um", "ao menos uma", "um ou mais" e "uma ou mais" são usados de maneira intercambiável. Desta forma, por exemplo, uma composição de revestimento que compreende "um" aditivo pode ser interpretada como significando que a composição de revestimento inclui "um ou mais" aditivos.

[20] Na presente invenção, menções a intervalos de número com extremos incluem todos os números contidos dentro desta faixa (por exemplo, 1 a 5 inclui 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4, 5, etc.). Além disso, a descrição de uma faixa inclui a descrição de todas as sub-faixas incluídas na faixa mais ampla (por exemplo, 1 a 5 apresenta 1 a 4, 1,5 a 4,5, 1 a 2, etc.).

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[21] As modalidades da invenção aqui descritas incluem composições e métodos incluindo uma resina epóxi e um agente de cura, em que a resina epóxi e o agente de cura são combinado para formar uma composição de revestimento em pó que se cura às temperaturas de cerca de 165°C a 185°C durante dois minutos. Os métodos aqui descritos incluem as etapas de obter uma resina epóxi e um agente de cura, combinar a resina epóxi e o agente de cura para formar uma combinação de revestimento em pó, e aplicar a combinação a um substrato. Os métodos incluem, ainda, curar a composição de revestimento em pó às temperaturas de cerca de 165°C a 185°C durante dois minutos.

[22] Em uma modalidade, a composição em pó aqui descrita é uma composição curável que inclui pelo menos um aglutinante polimérico. Os aglutinantes poliméricos adequados, de modo geral, incluem um resina formadora de filme. O aglutinante pode ser selecionado a partir de qualquer resina ou combinação de resinas que fornece as propriedades de filme desejadas. Exemplos adequados de aglutinantes poliméricos incluem materiais termofixos e/ou termoplásticos, e podem ser produzidos com epóxi, poliéster, poliuretano, poliamida, acrílico, poli(cloreto de vinila), náilon, fluoropolímero, silicone, outras resinas, ou combinações dos mesmos. Materiais termorrígidos são adequados para uso como aglutinantes poliméricos em aplicações de revestimento em pó, e epóxis, poliésteres e acrílicos sãopreferenciais.

[23] Em uma modalidade preferencial, o aglutinante polimérico inclui pelo menos uma composição de resina epóxi ou um poliepóxido. Os poliepóxidos adequados preferencialmente incluem pelo menos dois grupos 1,2-epóxido por molécula. Em um aspecto, o peso equivalente de epóxido é preferencialmente de cerca de 100 a cerca de 4000, mais preferencialmente de cerca de 500 a 1000, com base no teor total de sólidos do poliepóxido. Os poliepóxidos podem ser alifáticos, alicíclicos, aromáticos ou heterocíclicos. Em um aspecto, os poliepóxidos podem incluir substituintes como, por exemplo, halogênio, grupo hidroxila, grupos éter, e similares.

[24] As composições de resina epóxi adequadas ou os poliepóxidos adequados usados na composição e no método aqui descritos incluem sem limitação, éteres epóxidos formados pela reação de uma epi-haloidrina, como epicloridrina, por exemplo, com um polifenol, tipicamente e preferencialmente na presença de um álcali. Os polifenóis adequados incluem, por exemplo, catecol, hidroquinona, resorcinol, bis(4-hidroxifenil)-2,2- propano (Bisfenol A), bis(4-hidroxifenil)-1,1-isobutano, bis(4-hidroxifenil)- 1,1-etano, bis (2-hidroxifenil)-metano, 4,4-di-hidroxibenzofenona, 1, 5- hidroxinaftaleno, e similares. Bisfenol A e o éter diglicidílico de Bisfenol A são preferenciais.

[25] As composições de resina epóxi adequadas ou os poliepóxidos adequados também podem incluir éteres poliglicidílicos de álcoois poli- hídricos. Estes compostos podem ser derivados de álcoois poli-hídricos como, por exemplo, glicol etilênico, glicol propilênico, glicol butilênico, glicol 1,6- hexilênico, glicol neopentilênico, glicol dietilênico, glicerol, trimetilolpropano, pentaeritritol, e similares. Outros epóxi ou poliepóxidos adequados incluem ésteres poliglicidílicos de ácidos policarboxílicos formados pela reação de epi-haloidrina ou outras composições epóxis com ácido policarboxílico alifático ou aromático como, por exemplo, ácido succínico, ácido adípico, ácido azeláico, ácido sebácico, ácido maleico, ácidofumárico, ácido ftálico, ácido tetra-hidroftálico, ácido hexa-hidroftálico, ácido trimelítico, e similares. Em um aspecto, ácidos graxos insaturados dimerizados e ácidos policarboxílicos poliméricos também podem ser reagidos para produzir ésteres poliglicidílicos de ácidos policarboxílicos.

[26] Em uma modalidade, as composições de resina epóxi ou os poliepóxidos aqui descritos são derivados por oxidação de um composto alicílico etilenicamente insaturado. Os compostos alicíclicos etilenicamente insaturados são epoxidados pela reação com oxigênio, ácido perbenzoico, ácido-aldeído-monoperacetato, ácido peracético, e similares. Os poliepóxidos produzidos por tal reação são conhecidos por aqueles versados na técnica e incluem, sem limitação, ésteres e éteres epóxidos alicíclicos.

[27] Em uma modalidade, as composições de resina epóxi ou os poliepóxidos aqui descritos incluem resinas epóxis novolac, obtidas pela reação de epi-haloidrina com o produto de condensação de aldeído e fenóis mono-hídricos ou poli-hídricos. Exemplos incluem, sem limitação, o produto de reação de epicloridrina com produto da condensação de formaldeído e vários fenóis, como, por exemplo, fenol, cresol, xilenol, butilmetilfenol, fenilfenol, bifenol, naftol, bisfenol A, bisfenol F, e similares.

[28] Em uma modalidade, a composição em pó aqui descrita incluiuma ou mais composições de resina epóxi ou poliepóxidos. Em um aspecto, a composição de resina epóxi ou o poliepóxido está presente em uma faixa de cerca de 20 a 90%, em peso, preferencialmente cerca de 30 a 80%, em peso, mais preferencialmente cerca de 40 a 70%, em peso, e com a máxima preferência cerca de 50 a 60%, em peso, com base no total peso da composição em pó.

[29] Em uma modalidade, a composição em pó aqui descrita é uma composição curável que inclui pelo menos um agente de cura. Em uma modalidade, o agente de cura aqui descrito ajuda a obter uma composição em pó epóxi-funcional, flexível, sólida, com um tempo de cura na ordem de três minutos ou menos.

[30] Em um aspecto, o agente de cura é selecionado para ser compatível com a composição de resina epóxi e operar para curar a composição em pó apenas quando fundido à temperatura usada para curar e aplicar a composição em pó. Portanto, para a baixa temperatura de aplicação aqui descrita, o agente de cura é selecionado para ter um ponto de fusão ou de amolecimento dentro da faixa de temperatura de aplicação aqui descrita, isto é, de cerca de 165°C a 185°C, preferencialmente 170°C a 180°C.

[31] Em uma modalidade, o agente de cura aqui descrito inclui uma ou mais composições tendo a estrutura mostrada em fórmula (I):NH2-NH-C=(O)-[R1-C=(O)]n-NH-NH2 (I)

[32] Em um aspecto, em fórmula (I), R1 é um radical orgânico polivalente com 1 a 25 átomos de carbono derivado de um ácido policarboxílico, e n é 1 ou 0. Em outro aspecto, R1 é um radical orgânico divalente como, por exemplo, alquila C1-C25 substituída ou não substituída, alquenila C2-C10 substituída ou não substituída, cicloalquila C3-C10 substituída ou não substituída, cicloalquenila C3-C10 substituída ou não substituída, aralquila ou arila C3-C10 substituída ou não substituída, heteroarila C3-C10 substituída ou não substituída, ácido alcanoico C2-C10 substituído ou não substituído ou seus ésteres, ácidos dioicos C2-C10 substituídos ou não substituídos ou seus ésteres; ou ácido alquenoico C2-C10 substituído ou seus ésteres, e n é 1 ou 0.

[33] Os agentes de cura adequados do composto da fórmula (I) incluem di-hidrazidas preparadas pela reação de ésteres de ácido carboxílico com hidrato de hidrazina. Tais reações são conhecidas pelos versados na técnica e produzem, por exemplo, carbodi-hidrazida, di-hidrazida oxálica, di- hidrazida malônica, di-hidrazida etilmalônica, di-hidrazida succínica, di- hidrazida glutárica, di-hidrazida adípica, di-hidrazida pimélica, di-hidrazida sebácica, di-hidrazida maleica, di-hidrazida isoftálica, di-hidrazida de ácido icosanodioico, di-hidrazida de valina, e suas misturas. Destas, di-hidrazida de ácido adípico, di-hidrazida de ácido sebácico, di-hidrazida isoftálica, di- hidrazida de ácido icosanodioico, di-hidrazida de valina são preferenciais, com di-hidrazida de ácido sebácico particularmente preferencial.

[34] Em uma modalidade, a composição em pó aqui descrita inclui um ou mais agentes de cura, preferencialmente di-hidrazidas de ácido como, por exemplo, di-hidrazida sebácica. Em um aspecto, o agente de cura está presente em uma faixa de cerca de 1 a 3%, em peso, preferencialmente cerca de 1,5 a 2,5%, em peso, com base no total peso da composição em pó.

[35] Em uma modalidade, método aqui descrito inclui combiner uma ou mais composições de resina epóxi com um agente de cura para formar uma composição de revestimento em pó. A composição em pó é uma composição fusível que se funde sob aplicação de calor para formar um filme de revestimento. O pó é aplicado com o uso de métodos conhecidos por aqueles versados na técnica, como, por exemplo, métodos de pulverização eletrostática, e curado para uma espessura de filme secado de cerca de 200 a cerca de 500 micrometros, preferencialmente 300 a 400 micrometros.

[36] Em uma modalidade, a presente invenção fornece um método para revestir um substrato em temperaturas baixas, isto é à temperaturas suficientemente baixas para a cura completa da composição em pó sem uma influência negativa sobre as propriedades estruturais ou físicas do substrato. Notavelmente, os revestimentos em pó do tipo aqui descrito são usados sobre dutos de óleo e de gás natural, isto é, tubo de diâmetro grande produzido a partir de aço de alto grau. Entretanto, a temperatura de aplicação típica para os revestimentos em pó sobre tubo é suficientemente alta para causar envelhecimento após deformação no tubo, resultando em tensão aumentada e robustez reduzida do aço. Aplicação e cura do revestimento em pó à baixa temperatura de aplicação resulta em proteção contra a corrosão do tubo sem influência adversa sobre o aço de alto grau.

[37] Em uma modalidade, a composição em pó é preferencialmente aplicada à superfície de um substrato, preferencialmente de um substrato metálico, mais preferencialmente de um substrato de aço de alto desempenho. A composição em pó é aplicada com o uso de métodos conhecidos por aqueles versados na técnica, como, por exemplo, métodos de pulverização eletrostática. Antes da aplicação do revestimento em pó, o substrato é tipicamente e preferencialmente desengraxado e jateado com granalha esférica de aço, preferencialmente para uma profundidade de cerca de 50 a 70 micrometros.

[38] Em uma modalidade, os métodos aqui descritos incluem aplicar a composição em pó aqui descrita ao substrato e curar a composição sobre o substrato. Em um aspecto, a composição em pó é aplicada a um substrato por métodos convencionais como pulverização eletrostática, por exemplo. O substrato revestido é então aquecido para a temperatura de aplicação de cerca de 165°C a 185°C, preferencialmente 170°C para permitir que as partículas de pó se fundam e se derretam, seguido pela cura do revestimento à mesma temperatura de cerca de três minutos.

[39] Em um outro aspecto, o substrato é preaquecido para a temperatura de aplicação de cerca de 165°C a 185°C, preferencialmente 170°C, durante um período de cerca de 30 a 45 minutos. A composição em pó é então aplicada ao substrato aquecido, tipicamente por pulverização eletrostática. O substrato é então cozido a uma temperatura de cerca de 165°C a 185°C, preferencialmente 170°C durante um período de cerca de três minutos para curar o revestimento.

[40] Substratos metálicos, incluindo substratos de aço de alto grau como tubo, são propensos à corrosão. A taxa e a extensão de corrosão são determinadas pela natureza do substrato e pela natureza do ambiente ao qual o substrato é exposto. Os revestimentos protetores, incluindo revestimentos em pó, por exemplo, são aplicados para fornecer superfície resistente à corrosão. Um modo de falha de tais revestimentos protetores é o descolamento catódico. Sem se limitar à teoria, o descolamento catódico ocorre quando o potencial elétrico de um metal do substrato cai para abaixo do potencial de corrosão, por causa de um acúmulo de íons hidrogênio através da superfície, por exemplo. Isto resulta em falhas (ou defeitos) no revestimento, e em casos extremos, na separação do revestimento da superfície do substrato. Sem se limitar à teoria, acredita-se que o descolamento catódico é acelerado por um aumento em temperatura, como, por exemplo, durante o transporte de fluidos quentes através de tubos de aço de alto grau.

[41] Devido ao fato do descolamento catódico depender da interação do revestimento protetor com o substrato, a medição do descolamento catódico fornece um teste para o desempenho de longa duração de um revestimento protetor. O descolamento catódico é determinado por testes padrão conhecidos por aqueles versados na técnica, incluindo, por exemplo, CSA Z245.20-10, cláusula 12.8 ("Plant-applied External Coatings for Steel Pipe"; "clause 12.8-24 hour cathodic disbondment"), ASTM G80 ("Standard Test Method for Specific Cathodic Disbondment of Pipeline Coatings") e ASTM G95 ("Standard Test Method for Cathodic Disbondment of Pipeline Coatings (Attached Cell Method)"). Os testes padrão envolvem o uso de uma amostra de teste de metal revestido como o catodo em série com um anodo de magnésio como parte de uma célula galvânica. O eletrólito é uma mistura de várias soluções salinas como NaCl, KCl, NaHCO3, e similares. Antes da exposição ao eletrólito, defeitos são produzidos na amostra de teste para se obterem locais para corrosão de borda. As mostras são testadas após 24 horas ou 48 horas de exposição ao eletrólito a 65°C, e durante 30 dias de exposição ao eletrólito a 65°C.

[42] Em uma modalidade, os revestimentos protetores aplicados aos substratos metálicos como, por exemplo, aço de alto grau, são tipicamente aplicados em temperaturas de cerca de 200 a 230°C para garantir a cura total das composições de revestimento. Entretanto, a exposição em temperaturas tão altas quanto 200°C tende à tensão aumentada e às robustez e ductilidade reduzidas do aço de alto grau.

[43] Portanto, transgredindo-se a prática convencional e a tendência industrial, os métodos aqui descritos incluem as etapas de aplicar e curar a composição em pó em baixas temperaturas de aplicação de 165°C a 185°C, preferencialmente 170°C a 180°C durante três minutos ou menos, preferencialmente durante dois minutos. Surpreendentemente, os métodos aqui descritos produzem revestimentos totalmente curados com excelentes características de desempenho como resistência à corrosão e flexibilidade, particularmente quando aplicados ao aço de dutos. Os métodos de baixa temperatura de aplicação aqui descritos produzem um revestimento curado com descolamento catódico de 30 dias de cerca de 5 a 11 mm, preferencialmente menor que 9 mm, mais preferencialmente menor que 7 mm.

[44] Em uma modalidade, a composição de revestimento em pó aqui descrita é um revestimento epóxi ligado por fusão (FBE, "fusion-bonded epoxy"). Em um aspecto, o revestimento FBE pode ser usado como um revestimento de camada única de baixa temperatura de aplicação (LAT, "low application temperature"). Em um outro aspecto, o revestimento FBE pode ser usado como uma camada de fundo ("primer") para um revestimento FBE de camada dupla ou para um revestimento de polietileno de três camadas (3LPE, "three-layer polyethylene"). Em ainda um outro aspecto, a composição em pó aqui descrita pode ser usada como uma sobrecamada resistente à abrasão (ARO, "abrasion resistant overlay") para um revestimento de camada dupla de tubo. As características dos revestimentos FBE, 3LPE e ARO estão estabelecidas na indústria e são conhecidas por aqueles versados na técnica.

[45] A composição em pó pode opcionalmente incluir outros aditivos. Estes outros aditivos podem otimizar a aplicação do revestimento em pó, a fusão e/ou cura deste revestimento, ou o desempenho ou aparência do revestimento final. Exemplos de aditivos opcionais que podem ser úteis no pó incluem: pigmentos, agentes opacificantes, catalisadores de cura, antioxidantes, estabilizadores de cor, aditivos deslizantes e mateantes, absorvedores de UV, fotoestabilizantes à base de amina impedida, fotoiniciadores, aditivos de condutividade, aditivos de carregamento elétrico por fricção ou "tribo", aditivos anticorrosão, cargas, agentes de textura, aditivos de desgaseificação, agentes para controle de fluxo, agentes tixotrópicos, e aditivos para cobertura de bordas.

[46] Técnicas para produzir as composições em pó são conhecidas por aqueles versados na técnica. A misturação pode ser executada por qualquer misturador mecânico disponível ou por misturação manual. Alguns exemplos de misturadores possíveis incluem misturadores Henschel (disponíveis, por exemplo, junto à Henschel Mixing Technology, de Green Bay, WI, EUA), misturadores Mixaco (disponíveis junto à, por exemplo,Triad Sales, de Greer, SC, EUA ou Dr. Herfeld GmbH, de Neuenrade, Alemanha), misturadores Marion (disponíveis junto à, por exemplo, Marion Mixers, Inc., 3575 3rd Avenue, de Marion, IA, EUA), misturadores inversíveis, misturadores Littleford (disponíveis junto à Littleford Day, Inc.), misturadores de haste horizontal e moinhos de esfera. Misturadores preferenciais incluiriam aqueles que são mais facilmente limpos.

[47] Os revestimentos em pó são em geral fabricados em um processo de múltiplas etapas. Vários ingredientes, que podem incluir resinas, agentes de cura, pigmentos, aditivos, e cargas, são misturados a seco para formar uma pré-mistura. Esta pré-mistura é então alimentada a uma extrusora, que usa uma combinação de calor, pressão, e cisalhamento para fundir ingredientes fusíveis e para misturar completamente todos os ingredientes. O extrusado é resfriado até um sólido friável, e, então, moído em um pó. As condições de moagem são tipicamente ajustadas para se obter um tamanho médio de partícula de pó que é determinado pela finalidade específica para a composição em pó.

[48] A composição de resina epóxi e o agente de cura aqui descritos são misturados juntos a seco com quaisquer aditivos opcionais, e então tipicamente misturados fundidos pela passagem através de uma extrusora. A extrusora tipicamente tem uma ou mais zonas, e pelo controle da temperatura dentro de uma zona, é possível controlar as propriedades do revestimento em pó. Por exemplo, a temperatura da primeira zona é cerca de 40°C a 80°C, preferencialmente 50°C a 70°C, com uma segunda zona a uma temperatura de cerca de 50°C a 90°C, preferencialmente 60°C a 80°C. O extrusado resultante é então solidificado por resfriamento, e então é moído para formar um pó. Outros métodos podem também ser usados. Por exemplo, um método alternativo utiliza um aglutinante que é solúvel em dióxido de carbono líquido. Neste método, os ingredientes secos são misturados no dióxido de carbono líquido e, então, borrifados para formar as partículas de pó. Se for desejado, pós podem ser classificados ou peneirados para se alcançar um tamanho de partícula desejado e/ou uma distribuição de tamanhos de partícula.

[49] O pó resultante tem um tamanho que pode ser usado efetivamente pelo processo de aplicação. Virtualmente, partículas menores que 10 mícrons em tamanho são difíceis de se aplicar efetivamente com o uso de métodos de pulverização eletrostática convencionais. Consequentemente, pós que têm um tamanho médio de partícula menor que cerca de 25 mícrons são difíceis de aspergir eletrostaticamente pois estes pós têm tipicamente uma ampla fração de partículas pequenas. De preferência a trituração é ajustada (ou peneiração ou classificação é realizada) para se alcançar um tamanho médio de partícula de pó de cerca de 25 a 150 micrometros, com mais preferência de 30 a 70 micrometros, com a máxima preferência de 30 a 50 micrometros.

[50] Opcionalmente, outros aditivos podem ser usados na presente invenção. Conforme discutido acima, estes aditivos opcionais podem ser adicionados antes da extrusão e serem parte do pó de base, ou podem ser adicionados após a extrusão. Aditivos adequados para adição após a extrusão incluem materiais que não desempenhariam bem se fossem adicionados antes da extrusão; materiais que causariam desgaste adicional ao equipamento de extrusão, ou outros aditivos.

[51] Outros aditivos preferenciais incluem aditivos de desempenho como emborrachantes, redutores de atrito, e microcápsulas. Adicionalmente, o aditivo poderia ser um abrasivo, um catalisador termossensível, um agente que auxilia a produzir um revestimento final poroso, ou que aprimora o umedecimento do pó base.

[52] A composição em pó aqui descrita pode ser aplicada a um artigo por várias maneiras incluindo o uso de leitos fluidizados e aplicadores de pulverização. Mais comumente, um processo de pulverização eletrostática é usado, onde as partículas são carregadas eletrostaticamente e borrifadas sobre um artigo que foi ligado à terra, de modo que as partículas de pó são atraídas pelo e se ligam ao artigo. Após o revestimento, o artigo é aquecido. Esta etapa de aquecimento faz com que as partículas de pó se fundam e fluam juntas para revestir o artigo. Opcionalmente, aquecimento contínuo ou adicional pode ser usado para curar o revestimento. Outras alternativas como cura por UV do revestimento podem ser usadas.

[53] O revestimento em pó aqui descrito é então curado e tal cura pode ocorrer via aquecimento continuado, aquecimento subsequente, ou calor residual no substrato. Em outra modalidade da invenção, se uma base de revestimento em pó curável por radiação é selecionada, o pó pode ser fundido por um ciclo de aquecimento relativamente curto ou de baixa temperatura, e, então, pode ser exposto à radiação para iniciar o processo de cura. Um exemplo desta modalidade é um pó curável por UV. Outros exemplos de cura por radiação incluem o uso de UV-vis, luz visível, IR próximo, IR e feixe eletrônico.

[54] Preferencialmente, o substrato revestido tem propriedades físicas e mecânicas desejáveis, incluindo ótimas propriedades de desempenho como, por exemplo, resistência à corrosão, flexibilidade e similares. Tipicamente, o revestimento de filme final terá uma espessura de cerca de 100 a 600 micrometros, preferencialmente cerca de 200 a 500 micrometros, mais preferencialmente cerca de 300 a 400 micrometros.

[55] Os seguintes exemplos são oferecidos para ajudar no entendimento da presente invenção e não devem ser considerados limitadores do seu escopo. Exceto onde indicado em contrário, todas as partes e porcentagens são expressas em peso.

EXEMPLOS

[56] A invenção é ilustrada pelos exemplos a seguir. Deve-se compreender que os exemplos, materiais, quantidades, e procedimentos particulares devem ser interpretados amplamente de acordo com o escopo e essência das invenções conforme aqui determinados. Exceto onde indicado em contrário, todas as partes e porcentagens são em peso e todos os pesos moleculares são peso molecular médio ponderal.

MÉTODOS DE TESTE

[57] Exceto onde indicado em contrário, os métodos de teste a seguir foram utilizados nos exemplos que seguem.

Descolamento Catódico

[58] A resistência à corrosão do revestimento em pó é determinada pelo teste de descolamento catódico, realizado de acordo com o procedimento de teste ASTM G80 ou ASTM G95 ("Standard Test Method for Specific Cathodic Disbondment of Pipe Coating").

Teste de Adesão em Água Quente

[59] O teste de adesão em água quente é realizado para avaliar se o revestimento adere ao substrato revestido. As amostras de teste revestidas com a composição em pó são imersas em banhos de água quente mantidos a 95°C durante 30 dias. As amostras de teste são então removidas e enquanto ainda quentes, são marcadas com um retângulo de 30 mm x 15 mm através do revestimento até o substrato. Uma hora após a remoção do banho de água quente, a ponta de um estilete é inserida sob o revestimento em um canto do retângulo marcado para remover o revestimento ou para avaliar a resistência do revestimento à remoção. A adesão do revestimento é classificada em uma escala de 1 a 5, na qual uma classificação de 1 indica um revestimento que não pode ser limpamente removido e uma classificação de 5 indica um revestimento que pode ser completamente removido em uma peça.

Teste de flexibilidade/Flexão

[60] Este teste fornece uma indicação de um nível de flexibilidade de um revestimento e uma extensão de cura. Para o teste aqui descrito, tiras de teste revestidas (25 mm x 200 mm x 6,4 mm) são preparadas e avaliadas. As tiras de teste são resfriadas para -30°C ± 3°C e mantidas nesta temperatura durante um mínimo de uma hora. A espessura da tira de teste é determinada ao se posicionar a tira sobre uma superfície plana e usada para calcular o raio do mandril necessário para o teste de flexão. Uma flexão de 3° /PD ("pipe diameter", diâmetro do tubo) é realizada, demorando não mais que 10 s e completada durante 30 s desde a remoção da tira de teste do congelador. A tira de teste flexionada é então aquecida para 20°C ± 5°C e mantida nesta temperatura durante um mínimo de duas horas. No decorrer da seguinte uma hora, as tiras de teste são visualmente inspecionadas para falha, com falha demonstrada por fissuras ou fraturas na superfície do revestimento.

Exemplo 1

[61] É preparada uma mistura de matérias-primas contendo 60 partes, em peso, de uma composição de resina epóxi e 2 a 3 partes, em peso, de um agente de cura di-hidrazida sebácica. Aceleradores de cura, agentes para controle de fluxo e pigmentos são adicionados à mistura de matérias- primas e a combinação é alimentada a um pré-misturador de revestimento em pó. Após misturação durante três minutos, a pré-mistura é extrusada com uma extrusora de pó tendo duas zonas. A temperatura na primeira zona é mantida a 50 - 70°C, com a segunda zona maintida a 60 - 80°C. Após a extrusão, o extrusado é moído com estilhas em um moedor de pó para ajustar o tamanho de partícula. A composição de revestimento é então aplicada a painéis de teste e curada a uma temperatura de 170°C durante dois minutos. Para propósitos de comparação, uma composição em pó comercialmente disponível é aplicada aos painéis de teste e curada em uma temperatura de 190°C durante cinco minutos. Os resultados dos testes são mostrados na tabela 1.Tabela 1. Comparação entre características de desempenho importantes

[62] A descrição completa de todas as patentes, pedidos de patente, publicações, e material disponível eletronicamente citado na presente invenção estão aqui incorporadas a título de referência. A descrição detalhada e os exemplos anteriormente mencionados foram oferecidos somente por uma questão de clareza de entendimento. Nenhuma limitação desnecessária deve ser inferida das mesmas. A invenção não se limita aos detalhes exatos mostrados e descritos, pois variações óbvias para o versado na técnica estarão incluídas na invenção definida pelas reivindicações. A invenção ilustrativamente aqui descrita pode ser adequadamente praticada, em algumas modalidades, na ausência de algum elemento que não seja aqui especificamente descrito.

Claims

1. Método para revestir um artigo para melhorar sua resistência à corrosão ou sua resistência ao descolamento catódico, caracterizado por compreender: aquecer um artigo de aço a ser revestido em uma temperatura de 170°C a 180°C, em que o artigo de aço compreende uma porção de um tubo ou de um duto para transporte de óleo ou gás; aplicar uma composição de revestimento em pó a uma superfície do artigo de aço para ser revestido; e curar a composição de revestimento em pó de 165°C a 185°C durante três minutos para formar um filme resistente à corrosão totalmente curado com espessura de filme secado de 300 a 400 micrometros na superfície do artigo, em que a composição de revestimento em pó compreende de 40 a 70%, em peso, de uma resina epóxi compreendendo um éter epóxi formado por uma reação de ingredientes incluindo uma epi- haloidrina e um polifenol; e de 1 a 3%, em peso, de um agente de cura, em que o agente de cura tem a estrutura da fórmula I: NH2-NH-C=(O)-[R1-C=(O)]n-NH-NH2 (I) em que R1 é um radical orgânico polivalente derivado de um ácido carboxílico; e n é 1 ou 0, e em que a composição de revestimento em pó é um revestimento epóxi ligado por fusão (FBE) aplicado como i) um revestimento de camada única de baixa temperatura de aplicação (LAT), ii) uma camada de fundo para um revestimento de polietileno de três camadas (3LPE), ou iii) uma sobrecamada resistente à abrasão LAT para um revestimento de camada dupla de tubo, e em que a composição de revestimento em pó tem um descolamento catódico quando curada de 5 mm a 11 mm, como determinado pela ASTM G-95.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que R1 compreende alquila C1-C20 substituída ou não substituída; alquenila C2-C10 substituída ou não substituída; cicloalquila C3-C10 substituída ou não substituída; cicloalquenila C3-C10 substituída ou não substituída; aralquila ou arila C3-C10 substituída ou não substituída; heteroarila C3-C10 substituída ou não substituída; ácido alcanoico C2-C10 substituída ou não substituído ou seus ésteres; ácidos dioicos C2-C10 substituídos ou não substituídos ou seus ésteres; ou ácido alquenoico C2-C10 substituído ou seus ésteres.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente de cura é selecionado do grupo consistindo em carbodi- hidrazida, di-hidrazida oxálica, di-hidrazida malônica, di-hidrazida etilmalônica, di-hidrazida succínica, di-hidrazida glutárica, di-hidrazida adípica, di-hidrazida pimélica, di-hidrazida sebácica, di-hidrazida maleica, di- hidrazida isoftálica, di-hidrazida de ácido icosanodioico, di-hidrazida de valina, e suas misturas.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente de cura é selecionado do grupo consistindo em di- hidrazida de ácido adípico, di-hidrazida de ácido sebácico, di-hidrazida isoftálica, di-hidrazida de ácido icosanodioico, di-hidrazida de valina, e suas misturas.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente de cura é di-hidrazida sebácica.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a resina de epóxi e o agente de cura serem combinados para formar um epóxi ligado em fusão.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que a composição revestida curada é uma única camada de revestimento de tubos.