FI63708C - Foerfarande foer att foerhindra vaextlighet pao sjoetekniska strukturer och beklaednad foer detta - Google Patents

Description

γβ! kuulutusjulka.su /7πΠΑ JgTj LBJ (11) utlAggningsskrift oo/Uö (51) Kv.ik.3/int.a.3 B 63 B 59/00 SUOMI —FIN LAND (21) 7927^3 (22) H»k«ml$plly| —An*eknln|*d·* 0^.09.79 * * (23) AlkupUvt — GHtl|hMsd«| 0^4.09.79 (41) Tullut lulklMk·! — Mlvk offuntllg 06.03.80

Patentti- ]* rekisterihallitus . . l iuul.

. . . (44) Nthtivlkflpunon j» kuuL)ulkaiaun pvm. — on n)l q0

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utiagd oeh utl.tknfun puMtcurad 03 (32)(33)(31) Pyydetty «cuoikaui—fefftrd priorit* 03.09-78

Englanti-England(GB) 356l6/78 (71) The International Paint Company Limited, Henrietta House, 9 Henrietta Place, London W1A 1AE>, Englanti-England(GB) (72) Brian Richard Sykes, Newcastle-upon-Tyne, John Harold Neild, Newcastle-upon-iyne, Englanti-England(GB) (7M Oy Kolster Ab (5M Menetelmä kasvettumisen estämiseksi meriteknisissä rakenteissa ja verhous tätä varten - Förfarande för att förhindra växtlighet pä sjötekniska strukturer och beklädnad för detta

Esillä oleva keksintö koskee kasvettumisen ehkäisemistä meriteknisissä rakenteissa (nimittäin tekorakenteissa, jotka ovat usein metallia, mutta myös muuta rakenneainetta, kuten betonia, ja jotka ovat ainakin osaksi upotetut meriveteen normaalin käytön aikana joko staattisiksi rakenteiksi tai liikkuviksi esineiksi), esim. öljyntuotantoyksiköissä tai öljynporauslautoissa ja poraus-telineissä. Merilevät, hanhenkaulat, simpukat, yms. pyrkivät voimakkaasti kasvettuinaan tällaisiin rakenteisiin. Paksun kasvettu-miskerroksen aaltoja ja merivirtoja vastustava vaikutus voi aiheuttaa ennakoimattomia ja mahdollisesti vaarallisia jännityksiä meriteknisiin rakenteisiin varsinkin silloin, kun nämä lepäävät meren pohjassa syvässä vedessä.

Sellaisten kasvettumisenestomaalien (laivanpohjamaalien) käyttö, jotka sisältävät niistä vähitellen vapautuvia biosideja, eivät anna pysyvää ratkaisua staattisten meriteknisten rakentei- 2 63708 den kasvettumiselle. Näillä kasvettumisenestomaaleilla on rajallinen aktiivinen ikä ja öljynporauslautan tms. uudelleen maalaaminen asemapaikallaan on epäkäytännöllistä.

Lisäksi meritekniset rakenteet, kuten öljyntuotantoyksiköt tms., on ajoittain tarkastettava korroosiolta ja jännityshalkea-milta. Rakenteessa ei saa olla kasvettumiskerroksia kunnollisen tarkastuksen mahdollistamiseksi.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle meriteknisen rakenteen kasvettumisen estämiseksi on ominaista, että pinnoitettua kalvo-materiaalia, jonka uloin (so. vettä koskettava) pinnoitekerros on silikonikumikerros, ja jonka aluskerroksella on huomattavasti suurempi veto- ja repeytymislujuus kuin samanpainoisella silikoni-kumikalvolla, on kiinnitetty meriteknisen rakenteen vedenalaiseen pintaan.

Keksinnön mukaiselle verhoukselle on tunnusmerkillistä, että verhous on pinnoitettua kalvomateriaalia, jonka uloin pinnoitekerros on silikonikumia ja jonka aluskerroksella on suurempi veto- ja repeytymislujuus kuin samanpainoisella silikonikumikal-volla.

Keksintö koskee myös meriteknistä rakennetta, johon on kiinnitetty vesilinjaan ja/tai sen alle pinnoitettua kalvomateriaalia, jonka uloin pinnoitekerros on silikonikumikerros ja jonka aluskerroksella on suurempi veto- ja repeytymislujuus kuin samanpainoisella silikonikumikalvolla.

Silikonikumeja on ehdotettu käytettäväksi kasvettumisen-estomaaleina tai -kalvoina brittiläisissä patenttijulkaisuissa 1,307,601 ja 1,470,465. Niiden kasvettumisenestovaikutus on ainutlaatuinen siksi, että ne eivät myrkytä meren organismeja, vaan estävät niiden kiinnittymisen riittävällä tartuntalujuudella meriteknisen rakenteen pintaan ilmeisesti fysikaalisen vaikutuksen ansiosta. Silikonikumin käytössä kasvettumisenestomaaleina tai -kalvoina esiintyy kuitenkin käytännössä vaikeuksia. On vaikeata saada ne tarttumaan hyvin kiinni meritekniseen rakenteeseen ja si-vellyt tai muulla tavoin levitetyt maalikalvot tai kerrokset ovat mekaanisesti heikkoja ja herkkiä vahingoittumaan. Esillä olevassa keksinnössä käytetään silikonikumikerroksella päällystettyä vahvistavaa eli lujittavaa taipuisaa kalvomateriaalia (kuten kangasta) , joka mekaanisesti tukee silikonikumia ja voidaan lujasti kiinnittää meritekniseen rakenteeseen.

63708

Silikonikumikerroksen alustana käytetyn kalvomateriaalin tulee olla lujittavaa kalvomateriaalia, so. kappaleella ko. materiaalia tulee olla huomattavasti suurempi veto- ja repäisylujuus kuin samanpainoisella silikonikumiarkilla tai -kalvolla. Se on edullisesti kangasta, esim. nailonista tai polyesterilangasta kudottua palttinasidoksista kangasta. Se voi vaihtoehtoisesti olla sitkeä muovikalvo, kuten orientoitu polyesteri- tai polypropeenikalvo.

Silikonikumi voi olla vulkanoitua (kovetettua) huoneenlämpö-tilassa vulkanoituvaa silikonikumia tai lämpövulkanoitua (so. vulkanoitua lämpövulkanoituvaa) silikonikumia. Keksijät ovat todenneet, että paras kasvettumisenestokyky saadaan käytettäessä vulkanoitua tai vulkanoitunutta huoneenlämpötilassa vulkanoituvaa silikonikumia, mutta lämpövulkanoidut silikonikumit ovat myös tehokkaita ja niitä voidaan hyvin käyttää eri päällystysmenetelmissä, kuten kastopäällystyksessä.

Kun alustana käytetään kangasta, tämä tavallisesti päällystetään useammalla kuin yhdellä päällystyskerroksella riittävän paksun päällystekerroksen muodostamiseksi kankaan kudontatavan eli sidoslajin kätkemiseksi. Vain uloimman päällysteen täytyy olla silikonikumia ja kustannussyistä on yleensä suositeltavaa, että ainakin yksi sisäkerros on vaihtoehtoinen, kuten luonnonkumi, nitriilikumi, neopreenikloroperopeenikumi tai hypalonkumi, joka perustuu kloorilla tai sulfonyylikloridiryhmillä substituoituun polyeteeniin. Ensimmäinen kankaaseen pantu päällyste voi olla kiilauskiinnityskerros, esim. kumiliuos joka sisältää polyfunk-tionaalista isosyanaattia, ja adheesionkiihdytettä voidaan myös käyttää, esim. suorittamalla kastopäällystys liuoksella, joka sisältää resorsinolihartsia ja/tai epoksihartsia, kuten on tunnettua kankaan päällystämisessä. Silikonikumin hyvä adheesio sisempään elastomeeripäällysteeseen (-päällysteisiin) voidaan saavuttaa käyttäen yhtä tai useampia välikerroksia, jotka pohjautuvat silikonikumin ja sisäkerroksessa (-kerroksissa) käytetyn elastomeerin seokseen.

Silikonikumipäällysteen tulee olla riittävän paksu antaakseen jatkuvan silikonikumipinnan. Paksuus tavallisesti vastaa 2 päällysteen painoa, joka on ainakin 10 g/m ja edullisesti n 25 2 g/m ja voi olla 1 mm saakka tai ylikin.

4 63708

Huoneenlämpötilassa vulkanoituva silikonikumi on edullisesti oligomeeristä silikonikumia, jossa on hydroksyylipääteryhmiä, esim. kumeja, joita myydään tavaramerkeillä: Silocoset 105, Dow

Corning RTV 3110 ja General Electric RTV 11. Tällaisen silikoni-kumin molekyylipaino on yleensä alueella 40 000...100 00 ja viskositeetti 10...1 000 St ennen vulkanointia ja sitä voi kuvata kaava " R1

HO--Si--O--H

' 2 R J n jossa n on kokonaisluku, joka vastaa polymeraatioastetta ja R^ 2 ]a R ovat samoja tai eri alkyyli-, aryyli- tai vinyyliryhmiä, jolloin toistuvat yksiköt ovat samanlaiset tai erilaiset. Silikonikumi (oik. kautsu tässä vaiheessa) yleensä vulkanoidaan käyttäen verkkoutusaineena aminoasetoksioksiimia tai alkoksisilaania ja vulkanoimiskatalysaattorina esim. dibutyylitinadilauraattia, stan-no-oktoaattia tai platinasuolaa.

Lämpövulkanoituva (-kovettuva) silikonikumi perustuu yleensä pitkäketjuiseen siloksaaniin, esim.polydimetyylisiloksaaniin, joka voidaan verkkouttaa lämmöllä tinapitoisen katalysaattorin läsnäollessa tai sellaiseen, joka voidaan verkkouttaa käyttäen ha-petusainetta, esim. yhdistämällä peroksidia vulkanointiaineeseen.

Huoneenlämpötilassa vulkanoituva silikonikumi voidaan alistaa kiihdytettyyn vulkanointiin ympäristön lämpötilaa korkeammissa lämpötiloissa, esim. 50...100°C. Lämpövulkanoituvaa silikonikumia olevaa välikerrosta voidaan käyttää huoneenlämpötilassa vul-kanoituvan silikonikumin adheesion parantamiseksi valinnaisesti lisäkerroksen avulla, joka on lämpövulkanoituvan silikonikumin ja huoneenlämpötilassa vulkanoituvan silikonikumin seos. Tällaisen silikonipäällystekalvon suositettu vulkanointitapa on lämpövulka-noida, tavallisesti lämpötila-alueella 100...200°C, kun kaikki lämpövulkanoituvaa materiaalia sisältävät kerrokset on pantu kalvolle, ja vulkanoida sen jälkeen päälle pantu huoneenlämpötilassa vulkanoituva silikonikumikerros tai -kerrokset lämpötilassa, joka on joka tapauksessa oleellisesti sen alapuolella, jota käytettiin lämpövulkanoinnissa ja voi olla niinkin alhainen kuin ympäristön lämpötila.

Il 63708

Huoneenlämpötilassa vulkanoituvat silikonikumit ovat hitaat vulkanoitumaan verrattuna moniin kankaan päällysteisiin. Saattaa olla suositeltavaa jättää valmiin päällystetyn kalvomateriaalin sisään kalvo, jossa on esim. polyeteeniä oleva irrotuspinta, niin että päällystetty kalvo voidaan rullata ennen kuin silikonikumi täysin vulkanoidaan.

Silikonikumi sisältää edullisesti silikoniöljyä, esim. brittiläisessä patenttijulkaisussamme 1,470,465 esitettyä. Siliko-niöljy on yleensä molekyylipainoltaan 2 000...30 000 ja viskositeetiltaan 20...1 000 senttistoken polymeeri ja käsittää toistuvia R3 --Si-O-- R4 3 4 yksiköitä, joissa R ja R ovat samoja tai eri alkyyli- tai aryy-liryhmiä ja jotka toistuvat yksiköt ovat identtiset tai erilaiset. Erittäin suositeltavia silikoniöljyjä ovat ne, joissa R3 on alkyy- 4 liryhmä ja R on aryyliryhmä ainakin joissakin toistuvissa yksiköissä, esim. metyylifenyylisilikoniöljyt, kuten tavaramerkeillä Dow Corning DC 510, DC 550 ja DC 710 myytävät. Fluorihiiliryhmiä sisältäviä silikoniöljyjä voidaan myös käyttää. Silikoniöljyä käytetään yleensä osuudessa 1...50 %, edullisesti 5...30 % silikoni-kumin painosta.

Suositettu keksinnön mukainen materiaali meriteknisen rakenteen kasvettumisenestoverhoukseen käsittää siis päällystetyn taipuisan pohjakerroksen eli alustan, joka on edullisesti päällystetty kangas, valinnaisesti yhden tai useamman elastomeerisen si-säpäällystekerroksen ja uloimman päällystekerroksen vulkanoitua silikonikumia, joka kerros on edullisesti silikonikumin ja silikoniöl jyn seosta, joka on valmistettu vulkanoimal.la lämpövulkanoi-tuvaa silikonikumia tai edullisemmin huoneenlämpötilassa vulkanoi-tuvaa hydroksyylipääteryhmiä sisältävää silikonikumia silikoniöljyä ollessa läsnä 1...50 painoprosenttia.

Silikoniöljyä käytettäessä se yleensä lisätään silikoniku-miin ennen vulkanoimista, niin että silikonikumi (-kautsu) vulkanoidaan silikoniöljyn läsnäollessa, jotta saadaan öljyn hyvä dispersio kumiin.

Päällystetty taipuisa kalvomateriaali, esim. kangas, suosi- 6 63708 tetaan kiinnitettäväksi meritekniseen rakenteeseen kietomalla se tämän vedenalaisen pinnan ympärille ja kiinnittämällä se kiinnitys-nauhoilla. Tämä kiinnitysmenetelmä sallii suhteellisen helposti poistaa verhouksen rakenteen tarkastamiseksi. Päällystetty taipuisa kalvomateriaali voi olla nauha, joka spiraalimaisesti kiedotaan rakenteen ympärille, tai suurempihalkaisijaisissa rakenteissa ko. kalvomateriaali voidaan kiinnittää rakenteen ympärille kiinnitysnauhoil-la. Tämä toimenpide voidaan päinvastoin kuin maalaaminen suorittaa veden alla.

Vaihtoehtoisessa menetelmässä päällystetyn taipuisan kalvoma-teriaalin kiinnittämiseksi meritekniseen rakenteeseen kalvomateriaa-lin nurja eli takapuoli päällystetään liimalla, joka kykenee sitomaan sen meriteknisen rakenteen vedenalaiseen pintaan. Erityinen liima riippuu niistä olosuhteista, joissa kasvettumisenestoverhous on sidottava meritekniseen rakenteeseen. Kun verhous on kiinnitettävä rakenteeseen ennen kuin tämä upotetaan mereen, voidaan käyttää mitä tahansa merivettä kestävää liimaa, esim. nitriili- tai neo-preenikumia tai epoksiliimaa. Silloin kun verhous on kiinnitettävä käyttöpaikallaan olevaan rakenteeseen, esim. jo meren pohjan varassa olevan öljynporauslautan tms. vesiviivalle ja/tai sen alapuolelle, liiman täytyy kyetä muodostamaan sidos veden alla. Yksi esimerkki vedenalaisliimasta on epoksihartsi, esim. pienimolekyylipainoinen visfenoli-A-epikloorihydriinin kondensaatti, jota käytetään yhdessä polyamiinikovetteen kanssa, joka on veteen liukenematon ja sille tunteeton.

Kun liimaa ei käytetä, taipuisan kalvomateriaalin takapuoli voidaan jättää päällystämättä tai sen päälle voidaan panna suojaava kumipäällyste.

Vaikka keksintö on erittäin käyttökelpoinen ehkäisemään pitkiä aikoja paikallaan olevien meriteknisten rakenteiden, öljytuo-tantoyksiköiden, poraustornien tai -telineiden ja kalanviljelyaltai-den kasvettumista, voidaan päällystettyä taipuisaa kalvomateriaalia kiinnittää myös laivan runkoon esim. liimaamalla tähän materiaalin suuria kalvoja. Meritekninen rakenne peitetään edullisesti ko. päällystetyllä materiaalilla rakenteen korkeimmasta meriveden saavuttamasta kohdasta 10 metrin syvyyteen saakka alimman vesiviivan alapuolelle.

Keksintöä havainnollistetaan seuraaviin esimerkein: 7 63708

Esimerkki 1

Palttinasidoksinen, 165 cm levyinen kangas, joka oli valmistettu 940 decitexin vähäkutistumaisesta nailonlangasta, kastettiin resorsinoli- ja formaldehydihartsin liuokseen, päällystettiin kiin-nityskerroksella, joka muodostui polyfunktionaalista isosyanaattia sisältävästä kumiliuoksesta, ja sitten peräkkäisillä neopreenikumi- 2 kerroksilla, niin että päällysteen kokonaispainoksi tuli 250 g/m .

Se kätki kankaan kudontakuvion (sidoslajin). Kankaan taka- eli nur-japuoli päällystettiin samalla tavalla päällysteen kokonaispainoon 50 g/m . Sen jälkeen kangas päällystettiin 25 grammalla/m päällys-tysseoksella, joka sisälsi nitriilikumia ja silikonikumia painosuhteessa 2 : 1 ja sitten kerroksella näiden kumien seosta painosuhteessa 1 : 2. Käytetty silikonikumi oli kummassakin tapauksessa lämpövulkanoituvaa (-kovettuvaa) elastomeeria, joka pohjautui Dow Corning'in tavaramerkillä "FC.227" myymään polydimetyylisiloksaaniin. Sitten tuote päällsytettiin määrässä 50 g/m kerroksella, joka koostui samasta silikonikumista, joka sisälsi 5 painoprosenttia fluorat-tua metyylifenyylisilikoniöljyä. Päällystetty kangas vulkanoitiin lopuksi 3 minuuttia 160°C:ssa.

Päällystetyn kankaan silikonikumi-silikoniöljypinta ei kas-vettunut 6 kuukauden aikana ollessaan meriveteen upotettuna Englannin etelärannikon ulkopuolella ja sen kasvettumisnopeus oli sen jälkeen paljon vähäisempi päällystämättömään pintaan verrattuna. Se voidaan panna meriteknisen rakenteen päälle leikkaamalla pitkittäi-sesti kahdeksi tai useammaksi kaistaleeksi, jotka voidaan kietoa spiraalimaisesti rakenteen ympärille ja sitten kiinnittää kiinnitys-nauhoilla tai päällystetty kangas voidaan koko leveydeltään kääriä suuren meriteknisen rakenteen, kuten öljyntuotantoyksikön jalan, ympärille ja kiinnittää kiinnitysnauhoilla.

Esimerkki 2

Esimerkissä 1 kuvattu neopreenikumilla päällystetty kangas päällystettiin 25 g/m seoskerroksella, joka käsitti painosuhteessa 1 : 1 neopreenikumia ja "FC.227" lämpövulkanoituvaa silikonikumia, 2 ja sen jälkeen 25 g/m kerroksella yksistään silikonikumia, sitten 25 g/m kerroksella, joka muodostui painosuhteessa 1 : 1 "FC.227" silikonikumin ja Dow Corning'in huoneenlämpötilassa vulkanoituvan silikonikumin seoksesta. Päällystetty kangas lämpövulkanoitiin sen jälkeen 5 minuuttia 140°C:ssa.

2 8 63708 Näin päällystetty kangas päällystettiin lisäksi 25 g/m kerroksella RTV 310 silikonikumia, jonka annettiin vulkanoitua ympä-ristön lämpötilassa, ja lopuksi 25 g/m kerroksella, joka koostui RTV 3110 silikonikumista, joka sisälsi 20 painoprosenttia Dow Corning'in tavaramerkillä "DC550" myymää metyylifenyylisilikoniöl-jyä. Tämän kerroksen annettiin vulkanoitua ympäristön lämpötilassa ja sitten kangas kiinnitettiin lauttaan ja upotettiin meriveteen Englannin etelärannikon ulkopuolella. Siinä ei esiintynyt kasvettu-mista 6 kuukauden aikana. Levyt, joissa oli samanlainen vulkanoi-dun, huoneenlämpötilassa vulkanoituvan silikonikumin ja silikoniöl-jyn seoksesta muodostuva pinta, vastusti kasvettumista viiteen vuoteen saakka.

Kangas voidaan panna meriteknisen rakenteen päälle ja kiinnittää siihen esimerkissä 1 kuvatulla tavalla.

Claims (7)

9 63708

1. Menetelmä kasvettumisen estämiseksi meriteknisissä rakenteissa sovittamalla rakenteeseen silikonikumia, joka estää merior-ganismien kiinnittymisen, tunnettu siitä, että pinnoitettua kalvomateriaalia, jonka uloin pinnoitekerros on silikonikumikerros ja jonka aluskerroksella on huomattavasti suurempi veto- ja repey-tymislujuus kuin samanpainoisella silikonikumikalvolla, on kiinnitetty meriteknisen rakenteen vedenalaiseen pintaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että silikonikumi on vulkanoitua huoneenlämpötilassa vulkanoituvaa silikonikumia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että silikonikumiin on sekoitettu silikoniöljyä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1...3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalvomateriaalina on kangas, joka on päällystetty ainakin yhdellä sisäkerroksella, joka on elastomeeria, joka on valittu luonnonkumista, neopreenikumista tai klooratusta po-lyeteenikumista, sekä uloimmalla silikonikumikerroksella.

5. Kasvettumisen estävä verhous meriteknistä rakennetta varten, käsittäen silikonikumia, joka estää meriorganismien kiinnittymisen, tunnettu siitä, että verhous on pinnoitettua kalvo-materiaalia, jonka uloin pinnoitekerros on silikonikumia ja jonka aluskerroksella on suurempi veto- ja repeytymislujuus kuin samanpainoisella silikonikumikalvolla.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kasvettumisen estävä verhous, tunnettu siitä, että uloin pinnoitekerros on siliko-nikumin ja silikoniöljyn seosta oleva kerros, joka on tuotettu vul-kanoimalla huoneen lämpötilassa vulkanoituva silikonikumi, jolla on hydroksyylipääteryhmät, silikoniöljyä ollessa läsnä 1...50 painoprosenttia.

7. Meritekninen rakenne, jonka taipumusta kasvettua on vähennetty silikonikumilla, joka estää meriorganismien kiinnitymisen, tunnettu siitä, että meritekniseen rakenteeseen on kiinnitetty vesilinjaan ja/tai sen alle pinnoitettua kalvomateriaalia, jonka uloin pinnoitekerros on silikonikumikerros ja jonka aluskerroksella on suurempi veto- ja repeytyislujuus kuin samanpainoisella silikonikumikalvolla. 63708 10