DE69701966T2

DE69701966T2 - Korrosionsschutzbeschichtung

Info

Publication number: DE69701966T2
Application number: DE69701966T
Authority: DE
Inventors: Alfredo Andrenacci; E. Steele; K. Tailor; Amarjit Tathgur; Michael Verge
Original assignee: Shawcor Ltd
Current assignee: Shawcor Ltd
Priority date: 1996-02-22
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 2001-01-18
Anticipated expiration: 2017-02-22
Also published as: WO1997031069A1; AU1761797A; DE69701966D1; PL328453A1; EP0882101B1; BR9707645A; NO983822L; ES2146458T3; EA199800647A1; HUP9901998A2; NO983822D0; GB9603792D0; CA2246553A1; JP2000504773A; EP0882101A1; TR199801625T2; CN1212005A; AU708659B2

Description

Metallkorrosion ist ein elektrochemischer Prozeß, der für seinen Ablauf sechs Primärelemente benötigt.
1. Eine Anode (positiv geladenes Metall, das korrodiert).
2. Eine Katode (negativ geladener Körper, der Elektronen gewinnt und nicht korrodiert).
3. Einen Elektrolyt, in dem die Anode und die Katode eingetaucht sind. Ein Elektrolyt ist eine leitende Lösung, in der die Wassermoleküle (H&sub2;O) in Wasserstoffionen (H&spplus;) und Hydroxylionen (OH&supmin;) ionisiert sind. Bodenfeuchtigkeit erfüllt gewöhnlich diese Bedingung.
4. Einen leitenden Pfad, der die Anode und die Katode elektrisch miteinander verbindet. Dies könnte die Rohrleitung oder eine andere Metallstruktur selbst oder ein die beiden Elektroden verbindender Draht sein.
5. Sauerstoff
6. Eine Potentialdifferenz zwischen der Anode und der Katode. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, fließt ein elektrischer Strom und Metall wird an der Anode verbraucht. Die vollständige Korrosionsreaktion für Eisen kann wie folgt dargestellt werden:
Korrosion findet aufgrund des Austritts der beiden Elektronen aus dem Eisenatom statt. Die Elektronen befolgen stets das Ohmsche Gesetz, das beschreibt, wie viele Elektronen sich bewegen (d. h. Strom), wenn die Potentialdifferenz (Spannung) einen bestimmten Betrag aufweist und der Widerstand einen bestimmten Betrag aufweist.
Die mathematische Beziehung lautet:
I = E/R
wobei
- I Strom in Ampere ist
- E elektromotorische Kraft in Volt ist
- R der Widerstand in Ohm gegenüber [*1] der Bewegung der Elektronen ist
Das Gesetz der chemischen Thermodynamik zeigt die mathematische Beziehung der elektrochemischen Reaktion. Dieses Gesetz besagt, daß, um die 2 Elektronen an einem Austreten aus dem jeweiligen Eisenatom (d. h. Korrosion) zu hindern, muß die Spannung (d. h. die Triebkraft) zwischen der Anode und der Katode auf einen Wert unter Null Volt reduziert werden.
Um die Spannung auf einen Wert unter Null zu reduzieren, muß das Eisen negativ oder elektronenreich gemacht werden. Das heißt, das Eisen wird zu einer Katode relativ zu einem positiv geladenen Körper gemacht. Dieses Prinzip wird im katodischen Schutz von Eisen- oder Stahlrohr angewendet.
Dieses chemische Gesetz wird anhand der NERNST-GLEICHUNG beschrieben und würde für die obige Reaktion wie folgt lauten:
E ist die Spannung, und [O&sub2;] und [H&sub2;O] sind die "scheinbaren" Werte für die Konzentration von Sauerstoff und Wasser im Korrosionselement an der korrodierenden Stahlgrenzfläche.
Um Korrosion fast zu stoppen, muß der Wert von E auf Null gebracht werden, um sie vollständig zu unterbinden, muß er negativ gemacht werden.
Eine Option, die einem Korrosionstechniker zur Verfügung steht, besteht darin, Teil I der Gleichung zu bearbeiten, indem das "Elementumgebungspotential" modifiziert und der E-Wert negativ gemacht wird. Bei untergetauchten oder erdverlegten Strukturen, wie zum Beispiel Rohrleitungen, können Elektronen mit irgendeiner Art von Spannungsquelle auf das Stahl zurückgedrängt werden. Dies könnte ein Gleichrichter sein, der einen eingeprägten Strom (sendet Überschußelektronen) an den Stahl anlegt, oder es könnte eine Opferanode sein. Diese Arten von katodischen Schutzsystemen kommen häufig zum Einsatz.
Teil II der Gleichung zeigt den Einfluß der Barrierenqualität einer Beschichtung auf den Korrosionsschutz. Mit der Reduzierung der Sauerstoff-[O&sub2;]- und Wasser-[H&sub2;O]- Konzentrationen in der Gleichung wird der E-Wert negativer gemacht. Wenn eine Beschichtung auf dem Metall vollständig undurchlässig gegenüber Wasser und Sauerstoff wäre, dann würde E einen negativen Wert erreichen.
Rohrleitungen und andere Strukturen aus Stahl oder anderen Metallen, die gegenüber Korrosion anfällig sind, werden gewöhnlich durch das Aufbringen einer wasserbeständigen Beschichtung, wie zum Beispiel ein Polyolefin, geschützt. Diese Beschichtungen werden als eine korrosionsabweisende Maßnahme auf der Basis der Reduzierung der Konzentration von Wassermolekülen an der Metalloberfläche angesehen.
Es wurde unerwarteterweise gefunden, daß die wasserbeständige Beschichtung unter bestimmten Umständen möglicherweise keine so effektive Korrosionsbeständigkeit erbringt, wie es gewünscht wird. Die Erfindung betrifft korrosionsbeständige Beläge, die einen weit besseren Korrosionsschutz bieten können. Es wurde ferner überraschenderweise gefunden, daß die erfindungsgemäßen Beläge selbst dann Korrosionsschutz gewähren, wenn der Belag durchstochen oder perforiert ist.
Die Erfindung stellt einen Korrosionsschutzbelag bereit, umfassend:
wenigstens zwei diskrete organische Polymerschichten, die direkt oder indirekt miteinander verbunden sind, und wobei: [a] eine erste der genannten Schichten eine Wasserdampfdurchlässigkeit zwischen 0,005 und 10 g.mm/m²/24 h bei 23ºC, 100% relative Feuchte aufweist; [b] eine zweite der genannten Schichten folgendes aufweist: (i) eine Sauerstoffdurchlässigkeit zwischen 0,01 und 10 cm³.mm/m²/24 h.atm bei 23ºC, 50% relative Feuchte und/oder (ii) eine Kohlendioxiddurchlässigkeit zwischen 0,01 und 30 cm³.mm/m²/24 h.atm bei 23ºC, 50% relative Feuchte; und wobei der genannte Belag insgesamt folgendes umfaßt: [c] eine Wasserdampftransmissionsrate zwischen 0,05 und 0,6 g/m²/24 h bei 23ºC; und [d] (i) eine Sauerstofftransmissionsrate zwischen 0,01 und 10 cm³/m²/24 h.atm bei 23ºC und/oder (ii) eine Kohlendioxidtransmissionsrate zwischen 0,01 und 20 cm³/m²/24 h.atm bei 23ºC.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die genannte erste bzw. vorwiegend wasserbeständige Schicht kann die Aufgabe haben, die genannte zweite bzw. molekulare Sperrschicht mechanisch zu tragen oder physikalisch zu schützen, und auch dazu dienen, die Transmission von Wassermolekülen von der Umgebung zur Oberfläche des Gegenstands, auf den der Belag aufgebracht wird, zu reduzieren.
Die zweite bzw. molekulare Sperrschicht kann die Aufgabe haben, die Transmission von unerwünschten Molekülen wie zum Beispiel Sauerstoff und Kohlendioxid zur Oberfläche des korrosionsanfälligen. Substrats zu reduzieren. Die Sperrschicht erbringt eine weit höhere Korrosionsbeständigkeit in Fällen, in denen die wasserbeständige Schicht selbst eine unzureichende Korrosionsbeständigkeit bietet, zum Beispiel, wenn der Belag beschädigt ist oder wenn sich ein Hohlraum unter dem Belag befindet oder eine schlechte Adhäsion zwischen dem Belag und dem Substrat vorhanden ist, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird.
Der Belag kann eine Bindeschicht umfassen, die den Belag fest mit dem zu schützenden Substrat verbindet.
Der erfindungsgemäße Belag kann eine weit höhere Korrosionsbeständigkeit in Fällen bieten, in denen eine konventionelle wasserbeständige Beschichtung möglicherweise eine unzureichende Korrosionsbeständigkeit erbringt. Wenn die konventionelle Beschichtung zum Beispiel eine schlechte Adhäsion aufweist oder wenn sich ein Hohlraum unter der Beschichtung befindet, dann existiert zwischen der Beschichtung und dem Metall oder Substrat eine offene Grenzfläche und Wasserdampf und Gase können von der Umgebung in diesen Bereich übergehen, um den Druck auf beiden Seiten der Beschichtung auszugleichen. Dadurch können vor allem dann, wenn die Umgebung zyklischen Temperaturschwankungen unterliegt, Probleme entstehen. Bei einem Temperaturrückgang kann Feuchtigkeit in diesem Raum kondensieren, wodurch der Druck reduziert wird, so daß ein Druckgradient entsteht, der gewöhnlich die Transmission von Wasser und unerwünschten Molekülen erhöht. Bei einem Temperaturanstieg des Belags kann sich der Dampf ausdehnen und, mit ausreichend Druck, eine Blase erzeugen. Bei vielen Temperaturzyklen kann sich die Blase somit mit der Zeit stark vergrößern, und eine Diffusion von Wasser und Sauerstoff und anderen unerwünschten chemischen Spezies zur Metalloberfläche kann wesentlich zunehmen, was eine starke Korrosion zur Folge hat.
In einer Form kann der erfindungsgemäße Belag die Transmission von Sauerstoff zum Substrat in einem Maße reduzieren, daß der Korrosionsprozeß stark verzögert wird, selbst wenn der Belag perforiert ist und Wasser und Salze an der Oberfläche des korrosionsanfälligen Metalls präsent sind. Zur Vermeidung von Korrosion müßten im Idealfall sowohl Wasser als auch Sauerstoff von der korrosionsanfälligen Oberfläche ausgeschlossen werden, jedoch begünstigen die hohen Wasserkonzentrationen in den meisten Böden, die beispielsweise Rohrleitungen umgeben, und das Auftreten von Perforationsschäden, insbesondere an locker aufgebrachten Belägen, in einem gewissen Maße den Eintritt von Wasser, so daß der Ausschluß von Sauerstoffmolekülen durch die Verwendung einer Sauerstoffbarriere in dem Belag ein äußerst effektives Korrosionsschutzbelagssystem erbringt, das bisher noch nicht bekannt war.
Die Tendenz des Wassereintritts ist besonders offenkundig, wenn ein Schaden vorhanden ist, der eine Öffnung in einer Beschichtung verursacht, so daß die gesamte Beschichtung einem gewissen Maß an katodischer Ablösung unterliegt, wodurch ein großer und wachsender Elektrolyteneinwirkungsbereich (Bodenwasser) praktisch garantiert wird. Wenn sich der vordere Rand der Ablösung von dem freiliegenden Schadensbereich entfernt, können die schützenden Katodenströme diese entfernten Ränder nicht erreichen. Demzufolge kann der entfernte Rand eine Potentialdifferenz relativ zu der hochkatodischen Schadensstelle entwickeln und zu einer Anode werden, die Korrosion zur Folge hat. Damit die Korrosion in diesen entfernten Rändern fortschreiten kann, ist die Anwesenheit von Sauerstoffmolekülen maßgeblich, die leicht durch die konventionellen Beschichtungen übertragen werden können, die eine relativ hohe Sauerstoffdurchlässigkeit aufweisen. Die Anwesenheit einer Sauerstoffbarriere verhindert den Sauerstoffeintritt durch die Beschichtung zu den entfernten Bereichen, die durch das katodische Schutzsystem nicht geschützt werden können.
Die zweite bzw. molekulare Sperrschicht kann auch oder alternativ eine effektive Barriere für Kohlendioxid sein, so daß das Auftreten von kohlendioxidgeförderter Spannungskorrosionsrißbildung reduziert oder ausgeschlossen wird.
Die Schichten und die Beläge der Erfindung sind durch zwei verwandte aber unterschiedliche Kriterien hinsichtlich ihrer Fähigkeit gekennzeichnet, dem Durchfluß von Gas oder Wasserdampf dadurch zu widerstehen.
Zunächst sind die Schichten durch ihre Durchlässigkeit in bezug auf Wasserdampf, Sauerstoff und/oder Kohlendioxid gekennzeichnet. "Durchlässigkeit" hinsichtlich einer bestimmten molekularen Spezies kann als ein absolutes oder wesentliches Merkmal des die Schicht darstellenden Materials sein. Genauer gesagt, kann die Durchlässigkeit der in den erfindungsgemäßen Belägen verwendeten Schichten als die Proportionalitätskonstante P in der allgemeinen Gleichung für Massentransport über eine Barriere definiert werden.
AM/ΔT = P(A Δp)/L
wobei P = Durchlässigkeit der Barriere
AM = die Masse eines Durchdringungsmittels, das eine Barriere pro Einheitszeit überquert (zum ΔT Beispiel in Gramm oder Mol pro Sekunden gemessen)
A = Bereich der Barriere
L = Dicke der Barriere
Δp = Partialdruckdifferenz über die Barriere
Organische Polymere können anhand des Maßes, in dem sie den Durchfluß von Molekülen einschränken, klassifiziert werden, und verschiedene Polymere sind in den Tabellen 1 und 2 (Kroschwitz, J. I., "Concise Encyclopedia of Polymer Science and Engineering" Wiley-Interscience Publishing entnommen) jeweils als niedere Sperrpolymere und hohe Sperrpolymere aufgeführt.
In Tabelle 3 sind Vergleichswerte zur Durchlässigkeit enthalten, wobei Polyethylen niedriger Dichte (ein typisches wasserbeständiges Beschichtungsmaterial) als Vergleichsbasis verwendet wird, dem willkürlich der Durchlässigkeitswert 1 zugeordnet wurde.
Hochsperrendes SARAN (Dow Chemicals Warenzeichen für Polyvinylidenchlorid), hydrolysierte Ethylen-Vinylacetat- Copolymere, hohe Nitril-Copolymere, Hart-PVC, Nylon (Polyamid) und Polyester haben alle relativ gute
Sauerstoffsperreigenschaften im Vergleich zu Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, usw. 25 um (0,001") SARAN stellen beispielsweise eine Barriere bereit, die äquivalent zu etwa 125 um (0,005") Nitrilsperrharzen, 250 um (0,010") Nylon, 1000 um (0,040") Hart-PVC und mehr als 25000 um (1,0") Polyethylen, Polypropylen oder Polystyrol ist. Tabelle 1 Durchlässigkeit von niederen Sperrpolymeren
amol/(m. s. Pa) · 10&supmin;¹&sup7; bei 23ºC, 50% relative Feuchte.
bmol/(m. s. Pa) · 10&supmin;¹&sup5; bei 23ºC, 100% relative Feuchte.
cPoly(ethylen-Co-Vinylacetat) Tabelle 2 Durchlässigkeit guter und hoher Sperrpolymere
amol/(m. s. Pa) · 10&supmin;¹&sup7; bei 23ºC, 50% relative Feuchte.
bmol/(m. s. Pa) · 10&supmin;¹&sup5; bei 23ºC, 100% relative Feuchte.
cSaran-Wrap (Dow Chemicals) Tabelle 3 Durchlässigkeit von Polymeren im Vergleich
Die erfindungsgemäßen Beläge müssen wenigstens eine diskrete Schicht umfassen, die als eine überwiegend 40 wasserbeständige Schicht angesehen werden kann, mit einer Durchlässigkeit für Wasserdampf zwischen 0,005 und 10 g.mm/m²/24 h bei 23ºC, 100% relative Feuchte. Schichten mit dieser Wasserdampfdurchlässigkeit stellen eine ausreichende Barriere gegenüber Wassertransmission bereit, ohne daß sie übermäßig dick sein müssen. Eine Schicht mit einer Wasserdampfdurchlässigkeit von mehr als etwa 10 g.mm/m²/24 h bei 23ºC, 100% relative Feuchte, stellt jedoch gewöhnlich eine unzureichende Barriere gegenüber Wasserdampftransmission bereit, sofern nicht eine außergewöhnlich dicke Schicht verwendet wird. Solche übermäßig dicken Schichten sind nicht erwünscht, da sie teuer und schwer sind, schwierig aufzutragen sind und, vor allem im Falle von am Einsatzort aufgebrachten Bändern, Hüllen oder Folien, dazu neigen, äußerst steif und unhandlich zu sein. Bevorzugter liegt die Durchlässigkeit für Wasserdampf zwischen 0,005 und 7 g.mm/mm³/24 h bei 23ºC, 100% relative Feuchte.
Auf ähnliche Weise benötigen Beläge, bei denen die zweite bzw. molekulare Sperrschicht eine Sauerstoffdurchlässigkeit von mehr als etwa 10 cm³.mm/m²/24 h.atm bei 23ºC, 50% relative Feuchte, oder eine Kohlendioxiddurchlässigkeit von mehr als etwa 30 cm³.mm/m²/24 h.atm bei 23ºC, 50% relative Feuchte, hat, möglicherweise Schichten mit übermäßiger Dicke, um eine ausreichende Barriere für Sauerstoff und/oder Kohlendioxid bereitzustellen. Vorzugsweise hat die zweite Schicht eine Sauerstoffdurchlässigkeit zwischen 0,01 und 6 cm³/mm/m²/24 h.atm bei 23ºC, 50% relative Feuchte, und/oder eine Kohlendioxiddurchlässigkeit zwischen 0,01 und 15 cm³/mm/24.atm bei 23ºC, 50% relative Feuchte.
Zum zweiten sind die erfindungsgemäßen Beläge durch ihre Gesamttransmissionsraten von Wasserdampf, Sauerstoff und/oder Kohlendioxid gekennzeichnet. Im allgemeinen variiert die Transmissionsrate einer bestimmten Spezies durch eine bestimmte Schicht entsprechend der Durchlässigkeit des Materials der Schicht und umgekehrt bezüglich der Dicke der Schicht. Zu jedem bestimmten Mehrschichtbelag, der Schichten mit bekannter Durchlässigkeit und bekannter Dicke umfaßt, können die Transmissionsraten jeder Schicht theoretisch berechnet werden, und der Gesamtbetrag bzw. die Gesamttransmissionsrate des Belags insgesamt kann mit Standardformeln berechnet werden, die dem Fachkundigen wohl bekannt sein werden.
Alternativ kann die Transmissionsrate einer bestimmten Spezies durch [*3] einen bestimmten Belag anhand Testverfahren unter normalen Bedingungen gemessen werden. Solche Testverfahren werden dem Fachkundigen ebenfalls gut bekannt sein und umfassen das Testverfahren zur Bestimmung von Gascharakteristiken von Kunststoffolie und -film gegenüber Gasen gemäß ASTM-Norm D1434, das Testverfahren für Sauerstoffgastransmission durch Kunststoffolie und -film mit dem coulometrischen Sensor gemäß ASTM-Norm D3985 und die Wasserdampftransmission für Materialien mit einer Dicke von 3 mm oder weniger gemäß ASTM-Norm E96.
Um Wasserdampf, Sauerstoff und/oder Kohlendioxid angemessen auszuschließen, muß der erfindungsgemäße Belag insgesamt eine Wasserdampftransmissionsrate zwischen 0,05 und 6,0 g/m²/24 h bei 23ºC, bevorzugter zwischen 0,05 und 0,4 g/m²/24 h bei 23ºC, eine Sauerstofftransmissionsrate zwischen 0,01 und 10 cm³/m²/24 h.atm bei 23ºC, bevorzugter zwischen 0,01 und 5 und noch bevorzugter zwischen 0,01 und 1 cm³/m²/24 h.atm bei 23ºC, und/oder eine Kohlendioxidtransmissionsrate zwischen 0,01 und 20 cm³/m²/24 h.atm bei 23ºC, bevorzugter zwischen 0,01 und 15 und noch bevorzugter zwischen 0,01 und 10 cm³/m²/24 h.atm bei 23ºC haben.
Es ist zu verstehen, daß die erfindungsgemäßen Beläge bei Umgebungs- und Nichtumgebungstemperaturen wie zum Beispiel erhöhten Temperaturen verwendet werden können. Die Materialien sind wie zuvor und in der gesamten Spezifikation und in den Ansprüchen lediglich aus Gründen der Standardisierung anhand von Durchlässigkeits- und Transmissionsratenwerten, gemessen bei 23ºC, gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäßen Beläge können in verschiedenen Bedingungen relativer Feuchte verwendet werden, die zum Beispiel von trockenen Wüstenbedingungen bis hin zu Unterwasser-Bedingungen reichen. Insofern als die Transmissionsraten der Materialien mit relativer Feuchte variieren können und dies auch oft tun, ist es wünschenswert, daß die erfindungsgemäßen Beläge derart gestaltet sind, daß die Gesamttransmissionsraten bei allen Bedingungen relativer Feuchte, von 0% relativer Feuchte bis 100% relativer Feuchte, innerhalb der hierin angegebenen Bereiche liegen sollten, und die Transmissionsratenbereiche der Beläge insgesamt sind in der gesamten vorliegenden Spezifikation und den Ansprüchen dementsprechend zu verstehen.
In der Tabelle 4 unten sind Wasserdamftransmissions- und Sauerstoffdurchflußraten durch verschiedene Materialien aufgeführt. Die Werte werden als das Volumen in cm³ für Sauerstoff und als Gewicht in Gramm für Wasser pro Dicke in mm über eine Fläche von einem Quadratmeter über einen Zeitraum von 24 Stunden bei 23ºC angegeben. Außerdem ist die Mindestbeschichtungsdicke angegeben, die erforderlich ist, um jeweils 10 cm³ und 0,6 g Sauerstoff und Wasserdampf durchfließen zu lassen. Tabelle 4: Sauerstoff- und Wasserdurchflußraten
Quellen:
1. Canadian Packaging, August 1979, S. 17
2. Concise Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, J. I. Kroschwite, Wiley Interscience Publication, S. 68
3. Permeability and Other Film Properties of Plastic and Elastomers, von Plastics Design Library, NY, 1995
Eine immer häufiger anzutreffende Fehlerart von Stahlstrukturen wie Brückenkomponenten und Rohrleitungen ist in der Industrie unter der Bezeichnung Spannungsrißkorrosion bekannt, die in einen direkten Zusammenhang mit der Anwesenheit von Kohlendioxid an der Substratgrenzfläche gebracht wird. Gemäß einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Belag bereit, der den Kohlendioxid-(CO&sub2;)-Durchfluß durch den Belag drastisch reduziert und der somit das Phänomen der Spannungsrißkorrosion kontrollieren und verzögern kann.
Derzeit verwendete Beschichtungsmaterialien stellen keine Kontrolle von Spannungsrißkorrosion durch Einschränken des CO&sub2;- Durchflusses durch die Thermoplastbeschichtungen bereit. Die traditionellen Materialien, die als Beschichtungen zur allgemeinen Korrosionsprävention verwendet werden, sind speziell dafür vorgesehen, Wasser abzuweisen. Zu diesen Thermoplastbeschichtungen gehören Polyethylen, Polypropylen, Ethylenvinylacetat, die bekanntermaßen extrem hohe Durchflußraten für Kohlendioxid aufweisen.
Polyethylen niedriger Dichte läßt zum Beispiel einen CO&sub2;- Durchfluß zwischen 500 und 1350 cm³.mm/m²/24 h.atm bei 23ºC, 50% relative Feuchte, zu, wohingegen Polyethylen hoher Dichte mit 100 bis 250 cm³ ein wenig besser ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine effektive Beschichtung gegen Spannungsrißkorrosion durch einen maximalen CO&sub2;-Durchfluß von 20,0 cm² [*4]/m²/24 h.atm bei 23ºC, 50% relative Feuchte, gekennzeichnet, unabhängig von der Dicke des Beschichtungsmaterialtyps.
Dieses Kriterium von 20,0 cm³ CO&sub2;-Durchfluß kann und wird von keiner traditionellen Beschichtungstechnologie erfüllt, die der Anmelderin bekannt ist. Polyethylen niedriger Dichte wird zum Beispiel in der Industrie als Beschichtung für korrosionsanfällige Substrate bis zu einer Dicke von maximal 4,0 mm verwendet. Eine solche Beschichtung läßt einen CO&sub2;- Durchfluß von bis zu 337 cm³ zu, der weit über dem obengenannten Kriterium von 20 cm³ liegt. Im umgekehrten Fall müßte die Dicke sogar bei 67,0 mm (2,63") liegen, damit die genannte LDPE-Beschichtung das 20 cm³-Kriterium erfüllt. Eine solche Dicke ist in der derzeitigen Beschichtungstechnologie unpraktisch und, was die Kosten betrifft, unerschwinglich.
In der Tabelle 5 unten ist die CO&sub2;-Durchflußrate in Volumen (cm³) durch eine 1,0 mm dicke Beschichtung über eine Fläche von einem Quadratmeter über einen Zeitraum von 24 Stunden aufgeführt. Sie zeigt außerdem die Dicke verschiedener organischer Polymere, die erforderlich ist, um das festgelegte Kriterium von 20 cm³ zu erfüllen. Tabelle 5 Kohlendioxid-Durchflußraten
Quellen:
1. Canadian Packaging, August 1979, S. 17
2. Concise Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, J. I. Kroschwite, Wiley Interscience Publication, S. 68
3. Permeability and Other Film Properties of Plastics and Elastomers, von Plastics Design Library, NY, 1995
Es sind zahlreiche Konfigurationen des erfindungsgemäßen Korrosionsschutzbelags möglich. Der Belag kann zum Beispiel als eine im Werk aufgebrachte Beschichtung auf ein korrosionsanfälliges Metallsubstrat, wie z. B. Rohrleitungen, Metallstangen und -pfosten und Geländer, aufgebracht werden. Wie zuvor erwähnt, umfassen konventionelle Beschichtungen in erster Linie eine wasserbeständige Beschichtung, wobei solche Beschichtungen und deren Herstellungsverfahren dem Fachkundigen gut bekannt sein werden und daher hierin nicht im Detail beschrieben werden müssen. Die Modifikationen an solchen Beschichtungen und deren Herstellungsverfahren, um eine zweite bzw. molekulare Sperrschicht einzuschließen, die die Sauerstoff- und/oder Kohlendioxiddurchlässigkeiten sowie die Sauerstoff- und Kohlendioxid-Gesamttransmissionsraten bereitstellt, die von dem erfindungsgemäßen Belag benötigt werden, sowie Modifikationen, die notwendig sind, um eine gewünschte Wasserdampfdurchlässigkeit und Wasserdampf- Gesamttransmissionsrate zu erreichen, werden dem Fachkundigen angesichts der Lehren der vorliegenden Erfindung ebenso ohne weiteres offenkundig sein und brauchen hierin nicht im Detail beschrieben zu werden.
Typischerweise umfassen erfindungsgemäße Beschichtungen eine wasserbeständige Schicht, umfassend beispielsweise ein Polyolefin wie Polyethylen, Polypropylen und ihre Derivate wie Poly(ethylen-Co-Vinylacetat), Poly(propylen-Co- Maleinsäureanhydrid), oder Verbindungen davon, sowie eine zweite bzw. molekulare Sperrschicht und bedarfsabhängig eine Bindeschicht, um die Bindung der Beschichtung am Substrat und/oder der wasserbeständigen Schicht an der zweiten bzw. molekularen Sperrschicht zu fördern. Eine solche Bindeschicht kann zum Beispiel einen oder mehrere der folgenden Bestandteile umfassen: Klebstoff, Primer, Epoxidharz, Polyurethan, Dichtungsstoff und Füllmaterial. Die Schichten der Beschichtung werden jeweils fest an die oder jede benachbarte Schicht und bedarfsabhängig an das Substrat gebunden oder geschmolzen.
Vorzugsweise ist die zweite bzw. molekulare Sperrschicht ein Thermoplast. Zwar ist die Verwendung von hitzehärtbaren organischen Polymeren, wie Epoxidharz, für die zweite Schicht möglich, doch wird sie nicht bevorzugt, da Epoxidharz und ähnliche zweiteilige Duroplasten eine bestimmte stöchiometrische Chemie und eine sorgfältige Dosierung, Mischung und Anwendung als Pulver oder Flüssigkeiten voraussetzen. Zu den bevorzugten Materialien gehören Duroplasten wie Polyvinylidenchlorid, hydrolysiertes Ethylen- Vinylacetat-Copolymer, Nitril-Copolymer, Hart-PVC, Polyamid, Polyester, Polyvinylfluorid, Ethylenvinylalkohol, Zellglas, Polybutylenbutylkautschuk, Fluorpolymere und Polyvinylalkohol. Die zweite Schicht kann auch Siliziumoxid[*5]- Sperrbeschichtungsmaterialien umfassen.
Typischerweise werden gemäß allgemeinen konventionellen Verfahren für im Werk aufgebrachte Beschichtungen; Rohpolymerharze, Verbindungen und Zusätze in die Mehrschichtbeschichtung umgewandelt und auf das korrosionsanfällige Substrat aufgebracht, vorzugsweise unter Anwendung von Thermoplastumwandlungsverfahren wie Strangpressen, Sintern, Klebbeschichten usw. Auf Wunsch kann ein bereits umgewandeltes Produkt wie eine trägerlose Folie in die Mehrkomponentenbeschichtung eingebaut werden.
Die erfindungsgemäßen Beläge können auch in der Form von am Einsatzort aufgebrachten Beschichtungen verwendet werden, wie zum Beispiel trägerlose, kalt aufgebrachte Bänder, Wärmeschrumpfbänder und -hüllen, Wickelhüllen oder röhrenförmige Folie, die auf ein korrosionsanfälliges Substrat aufgebracht werden, sowie als flüssige Farbe, die verfestigen gelassen wird, und/oder als Pulver, das geschmolzen, z. B. aufgesintert oder flammgespritzt, wird, um eine kohärente Schicht oder kohärente Schichten zu bilden, und abkühlen gelassen wird.
Solche am Einsatzort aufgebrachten Beschichtungen, die am Einsatzort auf so vielfältige Gegenstände wie Lampenpfosten, Hydranten, Rohrleitungsverbindungen, Ventile und Armaturen, Rohre, Brückenstrukturen, Pfahlanordnungen usw. aufgebracht werden können, werden dem Fachkundigen ebenfalls gut bekannt sein. Wie zuvor erwähnt, bestehen am Einsatzort aufgebrachte konventionelle Beschichtungen im allgemeinen hauptsächlich aus einer wasserbeständigen Polyolefinschicht mit oder ohne einer funktionellen Beschichtung wie einem Klebstoff, Dichtungsmittel oder Primer, die zur Erhöhung der Adhäsion am Substrat verwendet werden kann.
Zu typischen am Einsatzort aufgebrachten Beschichtungen gehören zum Beispiel die folgenden:
1. Kalt aufgebrachte Bänder, die gewöhnlich aus einem Polyolefinträger bestehen, der mit einem Klebstoff überzogen ist. Dieser wird unter Spannung um das Substrat gewickelt. Es kann ein separater Primer zur Verbesserung der Adhäsionseigenschaften verwendet werden oder auch nicht.
2. Wärmeschrumpfhüllen, die gewöhnlich aus einem vernetzten Polyolefinträger bestehen, der mit Klebstoff überzogen ist. Diese werden ein wenig lose über das Substrat angebracht, und beim Erhitzen erholen sie sich und passen sich dem Substrat an.
3. Röhrenförmige Polymerfolie, die auf ein zylindrisches Substrat aufgebracht wird; zum Beispiel ein über eine Rohrleitung geschobenes 0,25 mm dickes Polyethylenrohr, bei dem die Enden verschlossen werden, um Wasser abzuweisen und somit den Korrosionsprozeß zu verlangsamen.
4. Flüssige Farben wie zweiteiliges Epoxidharz, Polyurethan, Polyester usw., die auf ein korrosionsanfälliges Substrat gestrichen oder gesprüht werden.
5. Pulver, wie z. B. schmelzgebundenes Epoxidharz oder bestimmte Thermoplastpolymere, die auf ein korrosionsanfälliges Substrat gesintert oder flammgespritzt werden.
Die Modifikationen an bekannten Beschichtungen, die notwendig sind, um sie in der Form von Korrosionsschutzbelägen gemäß der Erfindung bereitzustellen, und an deren Herstellungs- und Anwendungsverfahren sind dem Fachkundigen ebenfalls gut bekannt und müssen hierin nicht im Detail beschrieben werden.
Kurz, im Falle kalt aufgebrachter Bänder und Wärmeschrumpfbänder und -hüllen kann eine zusätzliche Schicht aus molekularem Sperrmaterial in den Bändern und Hüllen integriert werden, um ein Belagmaterial gemäß der Erfindung bereitzustellen, das einen reduzierten Durchfluß von Sauerstoff und/oder Kohlendioxid dadurch aufweist.
Bei der Verwendung von röhrenförmigen Folien wird derzeit 0,2 mm Polyethylenfolie niedriger oder mittlerer Dichte, zum Beispiel in Röhrenform, über ein korrosionsanfälliges Substrat, wie eine duktile Eisenrohrleitung, geschoben, um Wasser abzuweisen. Diese Rohre weisen gewöhnlich einen etwas losen Sitz auf, wobei sich gewöhnlich ein Spalt unter der Folie befindet. Während der Handhabung und Erdverlegung wird die Folie gewöhnlich beschädigt, so daß Wasser eintreten kann. Wenn dies auch eine weitverbreitete Praxis ist, so ist sie daher hinsichtlich des Korrosionsschutzes nicht sehr effektiv.
Eine solche Polyethylenfolie kann unter Anwendung konventioneller Methoden mit einer Folie wie PVDC oder Nylon von vorbestimmter Dicke colaminiert werden, um einen erfindungsgemäßen Belag herzustellen, um den Eintritt von Sauerstoff und/oder Kohlendioxid zu reduzieren. Ist die Folie durchbohrt, dann begrenzt das erfindungsgemäße Belagmaterial den Sauerstoffdurchfluß sowohl in benachbarten Bereichen als auch in von den Durchbohrungen entfernten Bereichen, so daß der Korrosionsprozeß verzögert wird.
Bei flüssigen oder farbähnlichen Beschichtungen kann eine erfindungsgemäße, am Einsatzort aufgebrachte Beschichtung dadurch hergestellt werden, daß ein Band mit oder ohne einen Klebstoff aufgebracht wird, nachdem die flüssige Beschichtung aufgebracht wurde. Ein solches Band mit den erforderlichen O&sub2;- und/oder CO&sub2;- und H&sub2;O-Begrenzungseigenschaften kann im allgemeinen der obigen Beschreibung in Verbindung mit kalt aufgebrachten Bändern und Wärmeschrumpfbändern entsprechen.
Bei Pulverbeschichtungen gilt folgendes: während die Pulver aus verschiedenen Materialien wie Epoxidharz, Schmelzkleber (zum Beispiel auf der Basis von EVA), Polyethylen usw. nacheinander schmelzgebunden oder wärmegesintert werden, wird eine der Komponentenschichten im allgemeinen auf konventionelle Weise aus beispielsweise EVOH- (Ethylenvinylalkohol)-Pulver geformt, um eine Schicht mit der erforderlichen Dicke zu bilden, um den notwendigen begrenzten Sauerstoff- und/oder Kohlendioxid-Durchfluß bereitzustellen.
Es ist vielleicht zu erwähnen, daß in der bevorzugten Form der Erfindung wenigstens die zweite bzw. molekulare Sperrschicht des Belags eine homogene organische Polymerbeschichtung ist, die im wesentlichen frei von anorganischen Einschlüssen wie Faserverstärkung, Füllpartikel oder dergleichen ist, die dazu neigen können, die Integrität des Materials als molekulare Barriere so zu beeinträchtigen, daß sie nicht in der Lage ist, O&sub2;-oder CO&sub2;-Durchfluß in dem Maße zu begrenzen, das im Hinblick auf die vorliegende Erfindung erforderlich ist. Dabei wird jedoch die Verwendung von Einschlüssen in einer solchen Schicht nicht ausgeschlossen, die die Integrität des Materials als molekulare Barriere verbessern können.
Zwar hat die obige Beschreibung reichlich Informationen bereitgestellt, damit eine allgemein fachkundige Person erfindungsgemäße Schutzbeläge herstellen und verwenden kann, doch werden zur Vermeidung von Zweifeln einige ausführliche Beispiele und Vergleichsbeispiele gegeben.

BEISPIELE

Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiele 1 bis 7

Es wurden zwei spezifische Beispielreihen durchgeführt:
1. Abgedichtete Substrate (Vergleichsbeispiele 1 bis 6 und Beispiele 1 bis 3).
2. Abgedichtete Substrate mit einer Durchbohrung in der Beschichtung. (Vergleichsbeispiel 7 und Beispiel 4).
HINWEIS: "Beispiele" betreffen Beschichtungen, die gemäß der Erfindung hergestellt wurden, wohingegen "Vergleichsbeispiele" konventionelle Beschichtungen betreffen.
Ziel dieser Beispiele war es, den Effekt verschiedener Beschichtungstypen auf die Korrosionsrate von Stahlsubstraten zu illustrieren. Für die Beschichtungen wurden die folgenden Materialien verwendet:
a. Polyethylen niedriger Dichte, Dicke 0,05 mm (LDPE/0,05)
b. Polyethylen niedriger Dichte, Dicke 1,0 mm (LDPE/1,0)
c. Polyethylen niedriger Dichte, 0,05 mm, mit 0,025 mm Ethylenvinylalkohol-Copolymer-(EVOH)-Folie colaminiert - Gesamtdicke 0,075 mm.

Bedingungen:

ABGEDICHTETE SUBSTRATE

Es wurden zwei separate Beispielsätze durchgeführt:
(i) mit 50 mm Rohrleitung, Stahl Typ 1018
(a) ohne Behandlung am Substrat (Vergleichsbeispiele 1 und 2 und Beispiel 1)
(b) mit Elektrolyt am Substrat (Vergleichsbeispiele 3 und 4 und Beispiel 2)
(ii) mit 100 mm · 150 mm Kupons, Stahl Typ 1018 (Vergleichsbeispiele 5 und 6 und Beispiel 3)
Die Rohrleitungen und Kupons wurden mit GL40 Strahlsand zu Weißmetall sandgestrahlt.

Rohrleitung

Ein erster Rohrleitungssatz wurde unmittelbar nach dem Sandstrahlen mit den Beschichtungsmaterialien überzogen und abgedichtet, ohne daß die Oberfläche behandelt wurde. Die Abdichtung erfolgte mit Mastix- und Epoxidharzklebern.
Ein zweiter Rohrleitungssatz [*6] wurde in eine 3%ige Natriumchloridlösung eingetaucht und sofort mit den Beschichtungsmaterialien überzogen und abgedichtet. Diese Proben simulierten eine Blase oder einen Hohlraum unter der Beschichtung mit und ohne Anwesenheit von Elektrolyt.
Diese abgedichteten Rohrleitungen wurden in Behälter gegeben, die mit 3%iger Natriumchloridlösung gefüllt waren.
Es wurden Elektroden aus nichtrostendem Stahl in die Behälter gegeben und 0,5 Volt angelegt, um die überzogenen Rohrleitungen in Anoden und die Elektroden aus nichtrostendem Stahl in Katoden umzuwandeln. Dadurch wurde die Bildung von beschleunigten Korrosionselementen erleichtert, wobei die Korrosion in den Testproben mit darauf befindlichen Belägen induziert wurde.

Kupons

Unmittelbar nach dem Sandstrahlen wurde auf dem Stahlkupon mit einem Hammerschlag auf einen 5 mm Handlocher eine Belastungsstelle erzeugt. Auf die Belastungsstelle wurde ein Tropfen einer 3%igen Natriumchloridlösung gegeben. Anschließend wurde der Kupon mit den Beschichtungsmaterialien überzogen und abgedichtet und unter Umgebungsbedingungen, 65% relative Feuchte und 23ºC, stehengelassen.

Bedingungen:

ABGEDICHTETES SUBSTRAT MIT DURCHBOHRTER BESCHICHTUNG

(Vergleichsbeispiel 7 und Beispiel 4)

Mit diesen Beispielen wurde die Korrosionsrate beurteilt, wenn der Elektrolyt ungehindert unter das Beschichtungsmaterial wandern kann. Es simuliert außerdem eine Fehlstelle in der Beschichtung auf einer Rohrleitung. Der Aufbau war identisch zu dem oben für die abgedichteten Rohrleitungen beschriebenen. Nach dem Sandstrahlen wurde die Rohrleitung überzogen und abgedichtet, ohne daß die Rohrleitungsoberfläche in irgendeiner Weise behandelt wurde. Ein 5 mm großes Loch wurde in das Beschichtungsmaterial gebohrt. Nach dem Eintauchen in den Behälter mit 3%iger Natriumchloridlösung wurde der Spalt zwischen dem Beschichtungsmaterial und der Rohrleitung schnell mit dem Elektrolyt gefüllt, so daß ein fertiger Pfad geschaffen wurde und Sauerstoff zur gesamten Rohrleitungsoberfläche wandern und eine schnelle Korrosion auslösen konnte.

Beurteilung der Ergebnisse

Die Proben wurden nach 2 Wochen und nach 10 Wochen hinsichtlich einer allgemeinen Oberflächenkorrosion und Lochfraß untersucht. Es wurde die folgende Qualitätsbewertungsskala von 0 bis 10 verwendet, um das Korrosionsausmaß zu quantifizieren:
0 = Überhaupt keine Korrosion
10 = Starke Oberflächenkorrosion mit brauner Eisenoxidbildung und/oder zahlreichen tiefen Lochfraßstellen
R = Allgemeine Rostbildung, P = Lochfraß Abgedichtete Rohrleitung ohne Oberflächenbehandlung Abgedichtete Rohrleitung mit Elektrolyt auf Rohrleitungsoberfläche DURCHBOHRTE BESCHICHTUNG AUF ABGEDICHTETER ROHRLEITUNG

Erörterung der Vergleichsbeispiele 1 bis 7 und Beispiele 1 bis 4

1. Selbst die Anwesenheit einer 0,025 mm EVOH-Folie in dem Beschichtungsmaterial führte zu einer wesentlichen Verzögerung des Korrosionsprozesses und wies eine weit bessere Leistung als 0,05 mm und 1,0 mm LDPE auf.
Der grundlegende Unterschied in den Merkmalen der LDPE- und EVOH-Materialien besteht darin, daß LDPE eine um 750 mal größere Sauerstofftransmission dadurch zuläßt als eine EVOH- Folie mit der gleichen Dicke und Größe.
2. Das Experiment mit der durchbohrten Beschichtung ergab eine Rostbildung mit brauner Farbe unter dem LDPE-Belag, wohingegen unter dem EVOH-Belag die Rostfarbe grün-schwarz war (d. h. Eisenoxid), was auf den weniger oxydierten Status von Eisenoxid hinwies. Dies war ein eindeutiger Hinweis darauf, daß trotz des direkten gelösten Sauerstoffweges durch die Durchbohrung der Korrosionsprozeß in den Bereichen neben und entfernt von dem Loch von dem Sauerstoffdurchfluß durch die Folie angetrieben wurde.
3. Durch Begrenzen des Sauerstoffdurchflusses mit geeigneten Beschichtungsmaterialien mit geringer Sauerstoffdurchlässigkeit kann die Korrosion von Substraten kontrolliert und verzögert werden.

Im Werk aufgebrachte Beschichtungen

5. Beispiel

Ein Metallampenständer mit einem Durchmesser von 150 mm wird zunächst sandgestrahlt. Eine Klebstoffschicht aus Maleinsäureanhydrid-Polyethylen (Fusabond EMB 158D, DuPont) wird mit einer Dicke von 0,25 mm auf die vorbereitete Oberfläche extrudiert. Anschließend wird ein 0,05 mm Ethylenvinylalkoholfilm (EVOH) extrudiert. Die Beschichtung wird durch eine letzte Extrusion einer externen Schicht aus Polyethylen hoher Dichte mit einer Dicke von 0,5 mm beendet. Der Sauerstoff- und Wasserdampfdurchfluß durch die Beschichtung ist wie folgt:
Dies ist eine effektive Beschichtung für den Korrosionsschutz. Die sauerstoffbegrenzende Schicht ist der EVOH, der den O&sub2;-Durchfluß bei 5 cm³ hält, weit unter der 10 cm³- Grenze, wohingegen HDPE den H&sub2;O-Durchfluß auf weit unter der 0,6 g-Grenze hält. Der aufpolymerisierte Polyethylenklebstoff wird nur als Bindemittel verwendet.

6. Beispiel

Eine Beschichtung auf einer Rohrleitung, Durchmesser von 8" (20,3 cm). Nach dem Sandstrahlen wird eine 0,15 mm Schicht aus schmelzgebundenem Epoxidharz (D1003LD, Valspar) auf die Oberfläche aufgetragen, um eine gute katodische Ablösungsbeständigkeit zu erbringen. Anschließend wird eine 0,5 mm Klebstoffschicht aus maleinsäureanhydrid-aufpolymerisiertem Polyethylen (Fusabond EMB 158, DuPont) aufgetragen.
Dies wird mit Polyvinylidenchlorid (PVDC) mit einer Dicke von 0,05 mm überzogen; anschließend wird darauf ein 1,0 mm Außenmantel aus Polyethylen niedriger Dichte aufgebracht.
In diesem Beispiel sind die ratenbestimmenden Komponenten jeweils PVDC und Polyethylen für den Sauerstoff und den Wasserdampf. Der Beitrag der anderen Komponenten ist hinsichtlich dieser Eigenschaften zu vernachlässigen.

7. Beispiel - Wärmeschrumpfhülle und Band

Für eine Wärmeschrumpfhülle wurde eine 1,0 mm dicke vernetzte Polyethylenplatte (Novacor LF0219A, Nova Chemicals) um 30% gestreckt. Darauf wurde eine 0,10 mm Klebstoffschicht (Typ A12, Canusa, Div. von Shaw Industries) aufgebracht, unmittelbar gefolgt von einer Laminierung von 0,05 mm Polyvinylidenchlorid-(PVDC)-Folie (Saran 18L, Dow Chemical). Anschließend wurde die 1,0 mm Klebstoffschicht (Typ A12) über die PVDC-Schicht aufgebracht. Die Hülle wurde dann auf herkömmliche Weise verwendet. 1,0 nun Polyethylen und 1,0 mm Klebstoff sind mehr als ausreichend, um den Wasserdampfdurchfluß unter 0,6 g zu halten, während 0,05 mm PVDC den Sauerstoffdurchfluß weit unter 10 cm³ hielt.
Das gleiche Verfahren kann bei der Herstellung von kalt aufgebrachtem Band angewendet werden. Als bevorzugtes Verfahren wird die PVDC-Folie mit Polyethylenträger coextrudiert und der Klebstoff dann auf die PVDC-Schicht aufgebracht.

8. Beispiel - Röhrenförmige Folie

Ein Dreifach-Laminat von HDPE/PVDC/HDPE mit einer Dicke von jeweils 0,016 mm/0,008 mm/0,016 mm wird in einer röhrenförmigen Form mit einer Größe passend zu einer Rohrleitung mit einem bestimmten Durchmesser hergestellt. In diesem Beispiel wird ein Rohr mit einem Durchmesser von 320 mm hergestellt, das über eine Rohrleitung mit einem Durchmesser von 300 mm passen soll.
0,016 mm Polyethylen hoher Dichte, Qualität 62020 (Dow Chemicals)
0,008 mm PVDC-Folie (Saran 18L, Dow Chemicals)
0,016 mm Polyethylen hoher Dichte, Qualität 62020 (Dow Chemicals)
In einer Modifikation wird die Folie in Bandform mit einer Breite von 300 mm hergestellt und spiralförmig um die Rohrleitung mit einer angemessenen Überlappung gewickelt, wobei die Überlappungen verschlossen oder verklebt werden, um zu verhindern, daß Wasser eintritt.
In einer weiteren Modifikation ist das Material vernetzt und weist eine gewisse Wärmeregenerierbarkeit auf, so daß die Folie, nachdem sie über das Substrat gelegt wurde, wärmegeschrumpft werden kann, um sich besser an das Substrat anzupassen.
Es ist zu verstehen, daß die Dreifachlaminatausführung und Materialtypen, die zuvor genannt wurden, lediglich Illustrationszwecken dienen. Der Schlüsselpunkt ist hier die Begrenzung des Sauerstoffdurchflusses auf 10 cm³ und die Begrenzung des Wasserdampfdurchflusses auf 0,6 g.

SPANNUNGSRISSKORROSION VERHÜTENDE BESCHICHTUNGEN

9. Beispiel

Ein traditionelles, kalt aufgebrachtes Band, das auf einer mechanischen Kupplung auf einem 300 mm Stahlrohr installiert wird. Das Band weist eine herkömmliche Konfiguration auf, mit der Ausnahme, daß eine Schicht aus Ethylenvinylalkohol- Copolymer (EVOH) in dem Band enthalten ist. Das Hand hat die folgende Konfiguration. Der extrudierte 0,75 mm Träger aus Polyethylen niedriger Dichte wird mit 0,05 mm EVOH-Folie colaminiert, anschließend wird ein 0,5 mm Butyl-Mastix- Klebstoff auf die EVOH-Schicht aufgetragen. Das Band wird auf die Kupplung in herkömmlicher Weise installiert. Nach dem Sandstrahlen wird eine Schicht aus Primer aufgestrichen und trocknen gelassen. Dann wird das Band um die Kupplung gewickelt, wobei es vorsichtig gespannt wird, um eine Anpassung zu erzielen, bis die gesamte Kupplung bedeckt ist. Die Konfiguration der Beschichtung und die jeweiligen CO&sub2;- Durchflußraten sind wie folgt:
CO&sub2;-Durchfluß cm³/m²/24. atm
0,07 Primer sehr hoch
0,50 mm Butyl-Mastix sehr hoch
0,05 mm EVOH 20 cm³
0,75 mm LDPE 666 cm³
Die traditionellen Materialien tragen praktisch kaum zur Einschränkung des CO&sub2;-Durchflusses bei, allerdings wird der CO&sub2;-Durchfluß durch die bloße Anwesenheit von 0,05 mm EVOH in einem traditionellen 1,32 mm Band auf das festgelegte Kriterium von 20 cm³/m²/24 Stunden begrenzt.

Claims

1. Korrosionsschutzbelag, umfassend:

wenigstens zwei diskrete organische Polymerschichten, die direkt oder indirekt miteinander verbunden sind, und wobei:

[a] eine erste der genannten Schichten eine Wasserdampfdurchlässigkeit zwischen 0,005 und 10 g.mm/m²/24 h bei 23ºC, 100% relative Feuchte aufweist;

[b] eine zweite der genannten Schichten folgendes aufweist:

(i) eine Sauerstoffdurchlässigkeit zwischen 0,01 und 10 cm³.mm/m²/24 h.atm bei 23ºC, 50% relative Feuchte und/oder

(ii) eine Kohlendioxiddurchlässigkeit zwischen 0,01 und 30 cm³.mm/m²/24 h.atm bei 23ºC, 50% relative Feuchte; und wobei der genannte Belag insgesamt folgendes umfaßt:

[c] eine Wasserdampftransmissionsrate zwischen 0,05 und 0,6 g/m²/24 h bei 23ºC; und

[d] (i) eine Sauerstofftransmissionsrate zwischen 0,01 und 10 cm³/m²/24 h.atm bei 23ºC und/oder (ii) eine Kohlendioxidtransmissionsrate zwischen 0,01 und 20 cm³/m²/24 h. atm bei 23ºC.

2. Belag nach Anspruch 1, auf den eines oder mehrere oder alle der folgenden Merkmale [e] bis [j] zutrifft/zutreffen:

[e] die genannte Wasserdampfdurchlässigkeit beträgt 0,005 bis 7 g.mm/m²/24 h bei 23ºC, 100% relative Feuchte;

[f] die genannte Sauerstoffdurchlässigkeit beträgt 0,01 bis 6 cm³/m²/24 h.atm bei 23ºC, 50% relative Feuchte;

[g] die genannte Kohlendioxiddurchlässigkeit beträgt 0,01 bis 15 cm³.mm/m²/24 h.atm bei 23ºC; 50% relative Feuchte;

[h] die genannte Wasserdampftransmissionsrate beträgt 0,05 bis 0,4 g/m²/24 h bei 23ºC;

[i] die genannte Sauerstofftransmissionsrate beträgt 0,01 bis 5 cm³/m²/24 h.atm bei 23ºC;

[j] die genannte Kohlendioxidtransmissionsrate beträgt 0,01 bis 15, bevorzugter 0,01 bis 10 cm³/m²/24 h. atm bei 23ºC.

3. Belag nach Anspruch 2, bei dem die genannte Sauerstofftransmissionsrate [i] 0,01 bis 1 cm³/m²/24 h.atm bei 23ºC beträgt.

4. Belag nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die genannte Kohlendioxidtransmissionsrate [j] 0,01 bis 10 cm³/m²/24 h. atm bei 23ºC beträgt.

5. Korrosionsschutzbelag nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die erste Schicht Polyolefin oder sein Derivat umfaßt.

6. Korrosionsschutzbelag nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die zweite Schicht einen oder mehrere der folgenden Bestandteile umfaßt: Polyvinylidenchlorid, hydrolysiertes Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Nitril- Copolymer, Hart-PVC, Polyamid, Polyester, Polyvinylfluorid, Ethylenvinylalkohol, Zellglas, Polybutylenbutylkautschuk, Fluorpolymer, Polyvinylalkohol und siliziumoxidbeschichtete Sperrbeschichtungsmaterialien.

7. Korrosionsschutzbelag nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die erste und/oder die zweite genannte Schicht Thermoplast ist/sind.

8. Korrosionsschutzbelag nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer Bindeschicht, um die Bindung der Beschichtung am zu schützenden Substrat zu fördern.

9. Belag nach Anspruch 8, bei dem die genannte Bindeschicht einen oder mehrere der folgenden Bestandteile umfaßt: Klebstoff, Primer, Epoxidharz, Polyurethan, Dichtungsstoff und Füllmaterial.

10. Korrosionsschutzbelag nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine trägerlose/trägerloses mehrlagige/mehrlagiges Band, Hülle, Wickelhülle oder röhrenförmige Folie.

11. Belag nach Anspruch 10, der wärmeschrumpfbar ist.

12. Korrosionsschutzbelag nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die genannten Schichten auf ein Substrat als flüssige Farbe, die härten oder verfestigen gelassen wird, und/oder als Pulver aufgebracht werden, das geschmolzen wird, um (eine) kohärente Schicht oder Schichten zu bilden, und abkühlen gelassen wird.

13. Korrosionsschutzbelag nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem wenigstens die genannte zweite Schicht im wesentlichen frei von anorganischen Einschlüssen ist, die die Integrität der genannten Schicht als molekulare Barriere beeinträchtigen.

14. Korrosionsschutzbelag nach einem der vorherigen Ansprüche, wenn auf ein korrosionsanfälliges Substrat aufgebracht.