MX2010009130A - Revestimientos de polimero organico para contenedores de agua. - Google Patents

Revestimientos de polimero organico para contenedores de agua.

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Abstract

Tanques de agua, tales como calentadores de agua, se revisten con un revestimiento de polímero orgánico, cuyo revestimiento hace contacto con agua durante el uso del tanque de agua; los revestimientos de polímero orgánico resisten la corrosión o formación de burbujas cuando se utilizan para almacenar o contener agua; los tanques de agua pueden elaborarse al tratar una superficie metálica antes de la aplicación del revestimiento del polímero orgánico.

Description

REVESTIMIENTOS DE POLIMERO ORGANICO PARA CONTENEDORES DE AGUA REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio de prioridad de la Solicitud Provisional de E.U.A. No. 61/030,118, presentada el 20 de Febrero de 2008, cuya descripción completa se incorpora en la presente por referencia en su totalidad.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION La presente invención se refiere a revestimientos orgánicos, y particularmente, a revestimientos de polímero orgánico resistentes al agua para utilizarse en calentadores de agua. Los revestimientos de esmalte de porcelana utilizados tradicionalmente en tanques de agua caliente y calentadores se someten a corrosión y disolución por medio de agua caliente. En un calentador de agua o tanque de agua, una vez que el revestimiento de esmalte de porcelana que protege un substrato metálico se disuelve hasta el substrato, entonces el substrato se corroe rápidamente y se perfora a través. En este punto, debe ser reemplazado el calentador del agua.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION En un aspecto, la invención proporciona un tanque de agua que comprende un tanque que tiene una cámara de agua con una superficie interior, la superficie interior al menos parcialmente revestida con un revestimiento de polímero orgánico, el revestimiento tiene un espesor de menos de aproximadamente 375 µ?? y se adapta para hacer contacto con el agua.
En otro aspecto, la invención proporciona un método para hacer un tanque de agua, en donde al menos una porción de una superficie metálica de un tanque de agua se trata para crear una superficie con un perfil de aproximadamente 40 µ?? a aproximadamente 100 µ?? y un revestimiento de polímero orgánico se aplica al tanque para formar una superficie revestida que hace contacto con el agua en el tanque de agua.
La invención también proporciona un método para producir un tanque de agua en donde una superficie del tanque se trata con un fosfato metálico tal como fosfato de zinc, fosfato de hierro o fosfato de manganeso y un polímero orgánico se aplica a la superficie tratada para formar una superficie revestida que hace contacto con el agua en el tanque de agua.
En otro aspecto, la invención proporciona un método para almacenar agua caliente, que comprende poner en contacto un tanque con al menos una porción de su superficie interior revestida con un revestimiento de polímero orgánico, una porción del revestimiento hace contacto con el agua a una temperatura de al menos aproximadamente 60°C, y muestra menos de aproximadamente 1% de formación de burbujas después de un período de aproximadamente 3 meses.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Debe entenderse que la invención no se limita en su aplicación a los detalles de construcción y a la disposición de los componentes establecidos en la siguiente descripción. La invención es capaz de otras modalidades y de practicarse o de llevarse a cabo de varias formas. También, debe entenderse que la fraseología y la terminología utilizadas en la presente tienen el propósito de describir y no deben considerarse como limitativas. El uso de "que incluye", "que comprende", o "que tiene" y variaciones de las mismas en la presente abarcan los artículos nombrados de aquí en adelante y equivalentes de los mismos como también artículos adicionales. A menos que se especifique o limite de otra forma, los términos "montado", "conectado", "soportado", y "acoplado" y variaciones de las mismos se utilizan ampliamente y abarcan los montajes, conexiones, soportes y acoplamientos directos e indirectos. Además, "conectado" y "acoplado" no se restringen a conexiones o acoplamientos físicos o mecánicos.
También debe entenderse que cualquier escala numérica mencionada en la presente incluye todos los valores desde el valor más bajo al valor más alto. Por ejemplo, si se establece una escala de concentración como 1 % a 50%, se pretende que los valores tales como 2% a 40%, 10% a 30%, o 1% a 3%, etc. se numeren expresamente en esta especificación. Estos únicamente son ejemplos de lo que se pretende específicamente, y todas las combinaciones posibles de valores numéricos entre y que incluyen el valor más abajo y el valor más alto numerados deben considerarse expresamente establecidos en esta solicitud.
Todas las patentes, publicaciones y referencias citadas en la presente se incorporan totalmente en la presente por referencia. En caso de conflicto entre la descripción de la presente y las patentes incorporadas, publicaciones y referencias, la descripción de la presente debe regir.
En un aspecto, la presente invención se refiere a calentadores de agua y tanques para almacenar líquidos revestidos con un revestimiento de polímero orgánico, y métodos para elaborar y utilizar los calentadores o tanques de agua revestidos. La presente invención proporciona al menos uno de un revestimiento de polímero orgánico duradero, adhesivo, resistente al agua, resistente al pH, resistente a químicos y resistente a la abrasión para la superficie interior de un tanque de agua, tal como se utiliza en el calentador de agua. El uso de un revestimiento de polímero orgánico en un metal, tal como un tanque de acero (o un acero granallado) permite que el tanque para almacenamiento de agua sea fabricado sin la necesidad de cocción, de manera que el metal con una resistencia más delgada, menor o inferior, tal como acero, pueda utilizarse. Los recubrimientos de vidrio típicos utilizados en tanques para almacenamiento de agua tienden a disolverse con el tiempo cuando la temperatura del agua excede aproximadamente 60°C, particularmente cuando la temperatura excede aproximadamente 82°C, o cuando el pH del agua es de al menos aproximadamente 8. El tanque de agua caliente revestido con el revestimiento de polímero orgánico puede utilizarse para almacenar líquidos a cualquier pH y a temperaturas por arriba de aproximadamente 60°C, aproximadamente 70°C, aproximadamente 71.1°C, aproximadamente 80°C, o aproximadamente 82.2°C.
El revestimiento orgánico se aplica a un tanque de agua caliente, u otro tanque para almacenamiento de líquidos o agua, directa o indirectamente a la superficie. En otras palabras, en algunas modalidades puede haber una o más capas adicionales entre la superficie y el revestimiento orgánico. En algunas modalidades, el revestimiento orgánico se aplica a la superficie interior del tanque. En otras modalidades, el revestimiento orgánico se aplica a las superficies interior y exterior del tanque. Como se utiliza en la presente, "un tanque de agua caliente" es un recipiente adaptado para mantener agua a una temperatura de al menos aproximadamente 55°C e incluye, sin limitación, un tanque para almacenamiento de agua caliente, un calentador de agua, tal como un calentador de agua de calor directo, o una caldera de agua. El tanque se hace de manera adecuada de un metal, tal como acero, que se reviste con el revestimiento orgánico. Los revestimientos orgánicos se aplican de manera adecuada, por ejemplo, a un calentador de agua de gas o eléctrico residencial o un calentador de agua de gas o eléctrico industrial y se polimeriza. El tanque define o incluye de manera adecuada una cámara de agua que se reviste con el revestimiento orgánico, el revestimiento orgánico adaptado para hacer contacto o mantener el agua. De manera adecuada, los tanques de agua revestidos con el revestimiento de polímero orgánico se adaptan para mantener agua a una temperatura de al menos aproximadamente 55°C, al menos aproximadamente 60°C, al menos aproximadamente 65°C, al menos aproximadamente 70°C, al menos aproximadamente 75°C, al menos aproximadamente 80°C, al menos aproximadamente 85°C, al menos aproximadamente 90°C, al menos aproximadamente 95°C, o al menos aproximadamente 98°C, De manera adecuada, el tanque de agua de agua caliente tiene una capacidad de al menos aproximadamente 15 litros, al menos aproximadamente 19 litros, al menos aproximadamente 25 litros, al menos aproximadamente 35 litros, al menos aproximadamente 37.9 litros, al menos aproximadamente 50 litros, al menos aproximadamente 56.9 litros, al menos aproximadamente 75 litros, al menos aproximadamente 75.8 litros, al menos aproximadamente 100 litros, al menos aproximadamente 113.7 litros, al menos aproximadamente 150 litros, al menos aproximadamente 151.6 litros, al menos aproximadamente 175 litros, al menos aproximadamente 189.5 litros, al menos aproximadamente 300 litros, al menos aproximadamente 350 litros, al menos aproximadamente 379 litros o al menos aproximadamente 400 litros.
En una modalidad, el polímero orgánico comprende una base de polímero epoxi tal como epoxi de bisfenol A, epoxi modificado con acrílico, epoxi modificado con poliéster o una combinación de los mismos. El polímero orgánico comprende de manera adecuada (en peso) al menos aproximadamente 30%, al menos aproximadamente 35%, al menos aproximadamente 40%, al menos aproximadamente 45%, al menos aproximadamente 50%, al menos aproximadamente 55%, al menos aproximadamente 60%, y menos de aproximadamente 100%, menos de aproximadamente 95%, menos de aproximadamente 90%, menos de aproximadamente 85%, o menos de aproximadamente 80% de la base de polímero epoxi. La base de polímero epoxi es de manera adecuada un producto de reacción de un epóxido y un compuesto dihidroxi. Ejemplos de compuestos dihidroxi adecuados pueden incluir bisfenol A, bisfenol F, bisfenol, resorcinol. La base de polímero epoxi se entrelaza de manera adecuada con un anhídrido o un epoxi novolac para formar el polímero orgánico. Ejemplos de anhídridos útiles pueden incluir anhídrido 1 ,2,4,5- bencentetracarboxílico (PMDA), anhídrido succínico, anhídrido metil succínico, anhídrido tricarbalílico, anhídrido itálico (PTA), anhídrido hexahidroftálico, anhídrido trimelítico, anhídrido itacónico y anhídrido maléico. Dianhídridos, tales como, por ejemplo, dianhídrido tetracarboxílico de benzofenona (dianhídrido tetracarboxílico de 3,3',4,4'-benzofenona; BTDA) comercialmente disponible de Chriskev Company, Lenexa, KS) o dianhídrido piromelítico, también puede utilizarse. Ejemplos de epoxi novolac adecuados pueden incluir aquellos obtenidos al hacer reaccionar fenoles tales como fenol, o -cresol, m-cresol, p- cresol, p-terc-butilfenol, p-nonilfenol, 2,6-xilenol, resorcinol, bisfenol-A, a y ß-naftol, y naftalendiol con aldehidos, tales como acetaldehído, formaldehído, furfural, glioxal, y p-hidroxibenzaldehído en presencia de un catalizador ácido, o un catalizador álcali para producir un compuesto metilolado del fenol correspondiente, que posteriormente de hace reaccionar con fenoles en presencia de un catalizador ácido. Los agentes de curado con rendimiento de alta temperatura adecuados pueden utilizarse. De manera adecuada, el agente de entrelazado de curado está presente (en peso) en el polímero orgánico a al menos aproximadamente 1 %, al menos aproximadamente 2%, al menos aproximadamente 3%, al menos aproximadamente 5%, al menos aproximadamente 10%, o al menos aproximadamente 15%, y menos de aproximadamente 50%, menos de aproximadamente 45%, menos de aproximadamente 40%, menos de aproximadamente 35%, menos de aproximadamente 30%, o menos de aproximadamente 25%.
De manera adecuada, el polímero orgánico utilizado para revestir tanques de la invención puede comprender opcionalmente un promotor de adhesión o un promotor de desprendimiento catódico. El polímero orgánico curado de manera adecuada comprende un polímero epoxi o una resina epoxi.
El polímero orgánico utilizado para revestir tanques de la invención puede comprender un llenador, tal como, sin limitación, silicato de calcio (wollastonita), carbonato de calcio, óxido de titanio, sílice micronízada, un aluminosílicato tal como caolín calcinado, un silicato de magnesio tal como talco y sulfato de calcio. Ejemplos de llenadores comercialmente disponibles adecuados son Wollastonita Nyad 400 (comercialmente disponible de NYCO). El llenador está presente de manera adecuada (en peso) a menos de aproximadamente 70%, menos de aproximadamente 60%, menos de aproximadamente 50%, menos de aproximadamente 40%, menos de aproximadamente 30% o menos de aproximadamente 20% y al menos aproximadamente 0.5%, al menos aproximadamente 1%, al menos aproximadamente 1.5%, y al menos aproximadamente 5%, o/y al menos aproximadamente 10%, del polímero orgánico.
El polímero orgánico utilizado para revestir tanques de la invención puede comprender opcionalmente un agente de control de flujo. Los agentes de control de flujo adecuados incluyen, sin limitación, agentes de flujo acrílico (poliacrilatos), oligómeros de silicona, poliolefinas fluoradas, polivinil butiral, y combinaciones de los mismos. Un ejemplo de agentes de flujo adecuados son la serie Resiflow (tal como Resiflow p-67), comercialmente disponible de Estron Chemical, Calvert City, KY. El agente de control de flujo está presente de manera adecuada (en peso) a menos de aproximadamente 10%, menos de aproximadamente 0.7%, o menos de aproximadamente 5%, y al menos aproximadamente 0.1 %, al menos aproximadamente 0.2%, o al menos aproximadamente 0.5% del polímero orgánico.
El polímero orgánico utilizado para revestir tanques de la invención puede comprender opcionalmente un catalizador. Los catalizadores adecuados pueden incluir, sin limitación, catalizadores de estaño tal como octoato estanoso y tetrafenilo de estaño, metal de zinc, dilaurato de dibutilestaño, acetato de potasio, octoato de potasio, catalizador de trimerización con isocianato, mercaptida de dibutil estaño, tiocarboxilato de dibutilestaño, propionato fenilmercúrico, octoato de plomo, y acetilacetonato férrico. El catalizador está presente de manera adecuada (en peso) a menos de aproximadamente 10%, menos de aproximadamente 7.5%, o menos de aproximadamente 5%, y al menos aproximadamente 0.1%, al menos aproximadamente 0.25%, o al menos aproximadamente 0.5%, del polímero orgánico.
El polímero orgánico utilizado para revestir tanques de la invención puede comprender opcionalmente un pigmento. Los pigmentos adecuados con colores en amarillo pueden incluir Pigmento Amarillo C.I.: 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11 , 12, 13, 14, 15, 16, 17, 19, 65, 74 y 83 y Amarillo Solvente 33. Aquellos que tienen colores en rojo pueden incluir, por ejemplo Pigmento Rojo C.l. 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 21 , 22, 23, 30, 31 , 32, 37, 38, 39, 40, 49, 50, 51 , 52, 53, 55, 60, 64, 83, 87, 88, 89, 90, 112, 114, 122, 123, y 163. Aquellos que tienen colores en azul pueden incluir, por ejemplo, Pigmento Azul C.l. 2, 3, 15, 16, 22 y 25. Aquellos con colores en negro pueden incluir, por ejemplo, Pigmento Negro C.I., 1 y 7 y negro de humo (comercialmente disponible de Degussa AG, Alemania). El pigmento está presente de manera adecuada (en peso) a menos de aproximadamente 50%, menos de aproximadamente 40%, menos de aproximadamente 30%, o menos de aproximadamente 20%, y al menos aproximadamente 0.5%, al menos aproximadamente 1%, al menos aproximadamente 1.5%, o al menos aproximadamente 2% del polímero orgánico.
Los revestimientos de polímero orgánico de la invención pueden ser estables sobre una amplia gama de diferentes pHs. Por ejemplo, el revestimiento de polímero orgánico puede resistir la corrosión o formación de burbujas cuando el pH del líquido contenido en el mismo durante un periodo de aproximadamente 1 mes, aproximadamente 3 meses, aproximadamente 4 meses, aproximadamente 6 meses, aproximadamente 9 meses, aproximadamente 12, aproximadamente 2 años, aproximadamente 5 años o aproximadamente 10 años es de al menos alrededor de 1 (o aproximadamente 1), al menos alrededor de 2 (o aproximadamente 2), es al menos alrededor de 3 (o aproximadamente 3), al menos alrededor de 4 (o aproximadamente 4), al menos alrededor de 5 (o aproximadamente 5), al menos alrededor de 6 (o aproximadamente 5), o al menos alrededor de 7 (o aproximadamente 7), y es menos de alrededor de 14 (o aproximadamente 14), menos de alrededor de 13 (o aproximadamente 3), menos de alrededor de 12 (o aproximadamente 12), menos de alrededor de 11 (o aproximadamente 11), menos de alrededor de 10 (o aproximadamente 10), menos de alrededor de 9 (o aproximadamente 9), o menos de alrededor de 8 (o aproximadamente 8). De manera adecuada, el revestimiento de polímero orgánico resiste la corrosión y/o formación de burbujas sobre los valores de pH antes mencionados, o cuando se pone en contacto con agua, durante los periodos antes mencionados cuando la temperatura del líquido es de al menos aproximadamente 20°C, al menos aproximadamente 30°C, al menos aproximadamente 40°C, al menos aproximadamente 50°C; al menos aproximadamente 60°C, al menos aproximadamente 65°C, al menos aproximadamente 70°C, al menos aproximadamente 75°C, al menos aproximadamente 80°C, al menos aproximadamente 82°C, al menos aproximadamente 85°C, al menos aproximadamente 88°C, al menos aproximadamente 90°C, al menos aproximadamente 95°C, al menos aproximadamente 98°C, o al menos aproximadamente 99°C. La resistencia a la corrosión y/o formación de burbujas sobre escalas de pH de aproximadamente 1 a aproximadamente 14 o aproximadamente 2 a aproximadamente 13 se contemplan. De manera adecuada, el revestimiento de polímero orgánico resiste la corrosión y formación de burbujas cuando se expone a agua en ebullición durante un periodo de 6,000 a 9,000 horas. Como se utiliza en la presente, "resistente a la corrosión o formación de burbujas" significa que ninguna burbuja o corrosión del revestimiento es visualmente evidente después de las condiciones de prueba especificadas. De manera adecuada menos de alrededor del 10%, menos de alrededor del 7%, menos de alrededor del 5%, menos de alrededor del 4%, menos de alrededor del 3%, menos de alrededor del 2%, menos de alrededor del 1 %, menos de alrededor del 0.5%, menos de alrededor del 0.1%, menos de alrededor del 0.01 %, menos de alrededor del 0.001 %, o menos de alrededor del 0.0001 %, del área superficial del revestimiento de polímero orgánico que hace contacto con el líquido (o de otra manera se expone a las condiciones) forma burbujas o muestra formación de burbujas después de las condiciones de prueba especificadas y periodos especificados descritos en la presente.
Las condiciones para corrosión y/o formación de burbujas en la prueba, incluyen, por ejemplo, exposición a una prueba de inmersión en agua de aproximadamente 60°C, aproximadamente 71 °C, aproximadamente 82°C, aproximadamente 93°C, aproximadamente 96°C, exposición a una prueba de aspersión de sal (por ejemplo, prueba ASTM B117), durante 9,000 horas o 10,000 horas, exposición a metil etil cetona, xileno y cloruro de metileno durante un periodo de nueve meses (o 5000 horas), o exposición a agua a una temperatura de aproximadamente 71.1°C a aproximadamente 82.2°C, o aproximadamente 87.8°C. Por ejemplo, la corrosión, formación de burbujas y/o degradación de revestimientos puede monitorearse utilizando cerdas de prueba de agua caliente con una temperatura de agua de al menos aproximadamente 55°C, al menos aproximadamente 60°C, al menos aproximadamente 65°C, al menos aproximadamente 70°C, al menos aproximadamente 75°C, al menos aproximadamente 80°C, al menos aproximadamente 85°C, al menos aproximadamente 90°C, al menos aproximadamente 95°C, al menos aproximadamente 98°C o al menos aproximadamente 99°C durante un periodo de al menos aproximadamente 50 horas, al menos aproximadamente 100 horas, al menos aproximadamente 200 horas, al menos aproximadamente 400 horas, al menos aproximadamente 800 horas, al menos aproximadamente 1 ,000 horas, al menos aproximadamente 3,000 horas, al menos aproximadamente 4,000 horas, al menos aproximadamente 5,000 horas, al menos aproximadamente 8,000 horas, al menos aproximadamente 9,000 horas o al menos aproximadamente 10,000 horas. Los revestimientos de polímero orgánico de la invención resisten de manera adecuada la corrosión y formación de burbujas cuando se someten a humedad alta (HA 95%) o pruebas de inmersión en agua. Por ejemplo, la corrosión y/o formación de burbujas puede monitorearse al realizar una prueba de inmersión en agua de 10,000 horas a 82°C, 6,000 horas a 96.1°C, o 4,000 horas a 100°C. Los revestimientos de polímero orgánico de la invención resisten de manera adecuada la corrosión o formación de burbujas bajo una o más de estas condiciones.
Los revestimientos de polímero orgánico de la invención muestran de manera adecuada una excelente resistencia química. Por ejemplo, los revestimientos pueden resistir la corrosión y formación de burbujas cuando se exponen a una solución de hidróxido de sodio al 10% o una solución de ácido sulfúrico al 10% durante 6,000 a 9,000 horas a 82.2°C, una solución de ácido sulfúrico al 50% durante 9000 horas a 82.2X, una solución de hidróxido de sodio al 50% durante 9,000 horas a 82.2°C. Los revestimientos de polímero orgánico cuando se aplican a un tanque de agua también resisten de manera adecuada la corrosión y/o formación de burbujas después de la exposición a ácido fluorhídrico (tal como una solución acuosa al 50% de HF) o ácido glucónico durante un periodo de al menos aproximadamente 1 mes, al menos aproximadamente 3 meses, al menos aproximadamente 6 meses, al menos aproximadamente 9 meses, al menos aproximadamente 12 meses, al menos aproximadamente 15 meses, al menos aproximadamente 18 meses, o al menos aproximadamente 24 meses.
Los polímeros orgánicos útiles en la invención pueden tener temperaturas de transición de vidrio altas (Tg). Por ejemplo, el polímero puede tener una Tg de al menos aproximadamente 80°C, al menos aproximadamente 85°C, al menos aproximadamente 90°C, al menos aproximadamente 95°C, al menos aproximadamente 100°C, al menos aproximadamente 105°C, al menos aproximadamente 110°C, al menos aproximadamente 115°C, al menos aproximadamente 120°C, al menos aproximadamente 130°C, al menos aproximadamente 140°C, al menos aproximadamente 145°C o al menos aproximadamente 150°C.
Los revestimientos de polímero orgánico de la invención muestran buena adhesión al substrato, tal como un tanque de agua, calentador de agua, tanque para almacenamiento de agua caliente o caldera. Por ejemplo, el revestimiento de polímero orgánico puede adherirse bien a las superficies metálicas tales como aquellas que contienen, sin limitación, acero (incluyendo acero estandarizado y/o acero galvanizado), hierro, titanio, aluminio o magnesio. Aunque el acero más espeso (tal como acero que tiene un espesor de al menos aproximadamente 1.5 mm, al menos aproximadamente 1.6 mm, al menos aproximadamente 1.75 mm o al menos aproximadamente 1.9 mm) puede utilizarse para fabricar el substrato, tal como un tanque de agua, calentador de agua, tanque para almacenamiento de agua caliente, o caldera, el acero más delgado también puede utilizarse de manera adecuada. Por ejemplo, el acero con un espesor de menos de aproximadamente 1.5 mm, menos de aproximadamente 1.4 mm, menos de aproximadamente 1.3 mm, menos de aproximadamente 1.25 mm, menos de aproximadamente 1.2 mm, menos de aproximadamente 1.1 mm, menos de aproximadamente 1 mm, menos de aproximadamente 0.9 mm, menos de aproximadamente 0.8 mm, menos de aproximadamente 0.7 mm o menos de aproximadamente 0.6 mm también puede utilizarse. Por ejemplo, para un tanque de 190 litros o 200 litros, el acero que tiene un espesor de menos de aproximadamente 1.5 mm, menos de aproximadamente 1.25 mm, menos de aproximadamente 1.2 mm, menos de aproximadamente 1.1 mm o menos de aproximadamente 1 mm puede utilizarse. Para un tanque de aproximadamente 40 litros o menos, por ejemplo, un acero que tiene un espesor de menos de aproximadamente 1 mm, menos de aproximadamente 0.9 mm, menos de aproximadamente 0.8 mm, menos de aproximadamente 0.7 mm o menos de aproximadamente 0.6 mm puede utilizarse. Para un tanque de al menos aproximadamente 00 litros de capacidad, el acero que tiene un espesor de menos de aproximadamente 1.4 mm, menos de aproximadamente 1.3 mm, menos de aproximadamente 1.25 mm, menos de aproximadamente 1.2 mm, menos de aproximadamente 1.1 mm o menos de aproximadamente 1 mm puede utilizarse.
En una modalidad, la adhesión al substrato se facilita al tratar previamente la superficie del substrato al limpiar y/o perfilar la superficie. Los substratos tales como los componentes para tanques fabricados, pueden limpiarse utilizando cualquier técnica adecuada conocida en la técnica. Por ejemplo, los tanques fabricados o componentes de tanque pueden limpiarse utilizando equipo de lavado de una sola etapa o múltiples etapas (tal como equipos de lavado de dos etapas, tres etapas, cuatro etapas o cinco etapas). Los agentes de limpieza que pueden utilizarse incluyen, sin limitación, limpiadores de ácido suave, limpiadores neutros, limpiadores alcalinos, o limpiadores orgánicos tales como acetona y etanol.
El substrato puede ser una superficie tratada o modificada para facilitar la adhesión del revestimiento de polímero orgánico o componentes de revestimiento. Por ejemplo, acero u otro substrato puede tratarse con fosfato (por ejemplo, con fosfato de hierro, fosfato de zinc, fosfato de manganeso), grabarse con ácido (por ejemplo sumergido en ácido glucónico durante un minuto o más), chorrearse con granalla, granallarse, pulirse o laminarse en frío antes de revestirse con el polímero orgánico. El tratamiento de formación de burbujas puede llevarse a cabo para producir una superficie metálica que sea blanca en apariencia. La superficie puede tratarse para tener un perfil (es decir, la profundidad de la textura en la superficie) de aproximadamente 50 µ??. De manera adecuada, el perfil de la superficie tratada es de al menos aproximadamente 10 µ??, al menos aproximadamente 20 µ??, al menos aproximadamente 25 µ?t?, al menos aproximadamente 30 µ??, al menos aproximadamente 35 µ??, al menos aproximadamente 40 µ?t? o al menos aproximadamente 45 µ??. De manera adecuada, el perfil de la superficie tratada es menor de aproximadamente 150 µ?t?, menor de aproximadamente 104 µ??, menor de aproximadamente 130 µ??, menor de aproximadamente 120 µ?t?, menor de aproximadamente 10 µ?t?, menor de aproximadamente 100 µ??, menor de aproximadamente 90 µ??, menor de aproximadamente 80 µ?t?, menor de aproximadamente 75 µ??, menor de aproximadamente 70 µ??, menor de aproximadamente 65 µ??, menor de aproximadamente 60 µ??, o menor de aproximadamente 55 µ??. El tratamiento de superficie de formación de burbujas puede proporcionar un perfil controlado sin sustancialmente residuos químicos contaminantes (por ejemplo, como pueden dejarse del enjuagado inadecuado, etc.). Los residuos químicos que se dejan en las superficies pueden interferir con el funcionamiento del revestimiento de polímero orgánico, y causar potencialmente fallas tempranas. En una modalidad, el polímero orgánico se aplica a la superficie tratada o formada en burbujas dentro de aproximadamente 24 horas, dentro de aproximadamente 12 horas, dentro de aproximadamente 8 horas, dentro de aproximadamente 4 horas, dentro de aproximadamente 3 horas, dentro de aproximadamente 2 horas, dentro de aproximadamente 1 hora, dentro de aproximadamente 45 minutos, dentro de aproximadamente 30 minutos, dentro de aproximadamente 20 minutos, dentro de aproximadamente 15 minutos, dentro de aproximadamente 10 minutos, dentro de aproximadamente 5 minutos, o dentro de aproximadamente 3 minutos de la finalización del tratamiento o formación de burbujas, de manera que la oxidación de la superficie se reduzca al mínimo. De manera adecuada, la humedad se controla y el acero se mantiene bajo condiciones inertes siguiendo el tratamiento de superficie y antes de aplicar el revestimiento orgánico para evitar o reducir la oxidación de la superficie tratada. De manera adecuada, menos de aproximadamente 50%, menos de aproximadamente 45%, menos de aproximadamente 40%, menos de aproximadamente 35%, menos de aproximadamente 30%, menos de aproximadamente 25%, menos de aproximadamente 20%, menos de aproximadamente 15%, menos de aproximadamente 10%, menos de aproximadamente 5%, menos de aproximadamente 3%, menos de aproximadamente 2%, menos de aproximadamente 1 %, menos de aproximadamente 0.5%, menos de aproximadamente 0.1%, menos de aproximadamente 0.1% o menos de aproximadamente 0.01 % de la superficie se oxida antes de aplicar el revestimiento orgánico.
Para tratamiento con fosfato metálico (por ejemplo, zinc, hierro, manganeso), el tanque o componentes del tanque puede limpiarse utilizando limpiador alcalino caliente, enjuagarse y acondicionarse químicamente para preparar el fosfato de zinc, hierro o manganeso. El fosfato de metal entonces se agrega antes de enjuagar el exceso utilizando uno o más enjuagues que pueden incluir enjuague con agua deionizada y/o enjuague de sellado. El tratamiento con fosfato metálico da como resultado cristales estratificados, depositados o que crecen en las superficies del substrato. Estos cristales pueden tener apariencia tipo aguja y crear perfiles para mejorar la adhesión del revestimiento. Cuando se utiliza electro-revestimiento para revestir el componente con el polímero, un enlace de hidrógeno puede formarse entre el polímero orgánico y el fosfato de metal. Cuando se utiliza revestimiento en polvo para revestir el componente con el polímero, los cristales proporcionan adhesión mecánica del revestimiento.
Cuando los componentes del revestimiento están en forma de polvo, el revestimiento de polímero orgánico puede formarse, por ejemplo, al revestir con polvo el lado interior del tanque y calentando el tanque para formar el revestimiento o de otra forma curando los componentes del revestimiento para formar el revestimiento de polímero orgánico. Cuando los componentes de revestimiento están en forma liquida, el revestimiento puede formarse al sumergir el tanque en los componentes de revestimiento de manera que el revestimiento se forme en la superficie interior y exterior del tanque. Los métodos adecuados para aplicar los polímeros orgánicos al tanque pueden incluir aquellos conocidos en la técnica, tal como aspersión, vertido y pintura. También puede utilizarse electrorevestimiento.
El revestimiento de polímero orgánico puede curarse o fijarse en el tanque de agua a una temperatura de menos de aproximadamente 95°C, menos de aproximadamente 150°C, menos de aproximadamente 205°C, menos de aproximadamente 260°C, menos de aproximadamente 315°C, menos de aproximadamente 370°C, menos de aproximadamente 425°C, menos de aproximadamente 485°C, menos de aproximadamente 540°C, menos de aproximadamente 650°C, menos de aproximadamente 760°C o menos de aproximadamente 870°C.
En una modalidad, el revestimiento se cura o se fija a una temperatura de al menos aproximadamente 175°C, al menos aproximadamente 185°C, al menos aproximadamente 190°C, al menos aproximadamente 195°C, o al menos aproximadamente 200°C y menos de aproximadamente 260°C, menos de aproximadamente 255°C, menos de aproximadamente 250°C, menos de aproximadamente 245°C, menos de aproximadamente 240°C, menos de aproximadamente 235°C, menos de aproximadamente 225°C, durante un periodo de al menos aproximadamente 2 minutos, al menos aproximadamente 5 minutos, al menos aproximadamente 7 minutos o al menos aproximadamente 10 minutos, y menos de aproximadamente 1 hora, menos de aproximadamente 45 minutos, menos de aproximadamente 40 minutos, menos aproximadamente 35 minutos o menos de aproximadamente 30 minutos. Por ejemplo, el revestimiento puede curarse a una temperatura de aproximadamente 185°C a aproximadamente 260°C durante aproximadamente 5 y aproximadamente 30 minutos.
En una modalidad, el revestimiento orgánico se adhiere a la superficie interior o al interior del tanque y forma de manera adecuada una capa contigua. En otra modalidad, el revestimiento orgánico se adhiere a la superficie interna (o interior) y externa (o exterior) del tanque, y forma de manera adecuada una capa contigua tanto en la superficie interna (o interior) como externa (o exterior). El tanque puede por lo tanto contener de manera adecuada una sola capa o película de revestimiento. El revestimiento se adapta para hacer contacto con el agua, y puede regularmente hacer contacto con el agua de manera adecuada. Como se utiliza en la presente, "hacer contacto con el agua" significa que al menos una porción del revestimiento está en contacto con un volumen de al menos 0.5 litros de agua contenida o almacenada en el tanque. Como se utiliza en la presente, "que hace contacto regularmente con el agua", significa que al menos una porción del revestimiento hace contacto con el agua durante un mayor tiempo sobre un lapso de vida funcional del tanque.
El revestimiento formado en el tanque es de manera adecuada menor de aproximadamente 500 µ?t?, menor de aproximadamente 400 µ??, menor de aproximadamente 375 µ??, menor de aproximadamente 350 µ??, menor de aproximadamente 300 µ?t?, menor de aproximadamente 250 µ??, menor de aproximadamente 200 µ?t?, menor de aproximadamente 175 µ?t?, menor de aproximadamente 150µ?t?, menor de aproximadamente 125 µ?t?, o menor de aproximadamente 100 µ??, menor de aproximadamente 75 µ?t?, o menor de aproximadamente 50 µ?? en espesor. El revestimiento formado en el tanque puede ser de al menos aproximadamente 25 µ?t?, al menos aproximadamente 50 µ?t?, al menos aproximadamente 75 µ?p o al menos aproximadamente 100 µ?t? en espesor.
Los siguientes ejemplos son ilustrativos y no deben construirse como limitativos del alcance de la invención.
EJEMPLOS EJEMPLO 1 Se reviste un tanque para almacenamiento de panel plano con un revestimiento de la invención para probar la integridad del revestimiento. El tanque se utilizó para almacenar estiércol de cerdo. La integridad del revestimiento se inspeccionó cada tres meses. No se detectó alteración en la integridad después de dos años de prueba.
EJEMPLO 2 Doce calentadores de agua de gas de 189.5 litros fabricados de acero a un espesor de acero usual se limpiaron a mano con acetona. Los componentes de polímero orgánico descritos en el ejemplo 4 (cuadro 1) se utilizaron para revestir con polvo la superficie interior de los tanques. Los tanques se calentaron para formar los revestimientos. Los revestimientos tenían espesores de entre 25 µ?? y 125 µ??.
Ninguna corrosión o degradación del revestimiento se observó cuando los tanques se utilizaron para calentar agua y almacenar agua caliente durante un periodo de 3 meses.
EJEMPLO 3 Diez calentadores de agua eléctricos de 75.8 litros fabricados de acero a un espesor de acero usual se limpiaron utilizando un equipo de lavado de línea de vidriado. Los componentes de polímero orgánico descritos en el ejemplo 4 (cuadro 1) se utilizaron para revestir con polvo la superficie interior de los tanques. Los tanques se calentaron para formar los revestimientos. Los revestimientos tuvieron un espesor de entre aproximadamente 25 µ?? y 100 µ??.
Ninguna corrosión o degradación del revestimiento se observó cuando los tanques se utilizaron para calentar agua y almacenar agua caliente durante un periodo de 2 meses.
EJEMPLO 4 Un polímero orgánico en forma de un polvo se hizo utilizando los componentes nombrados en el cuadro 1. El revestimiento tuvo una temperatura de transición de vidrio de al menos 121 °C y se aplicó a calentadores de agua. El revestimiento se desempeñó bien en las pruebas.
CUADRO 1 EJEMPLO 5 Un polímero orgánico de la invención se utilizó para revestir acero y se probó utilizando celdas de corrosión de agua caliente. Las condiciones probadas incluían 93.3°C (1/2 lleno para crear fase de vapor) durante 72 horas; ebullición durante 800 horas; 82.2°C durante 3200 horas, y 71.1 °C durante 3200 horas. No se observó formación de burbujas o corrosión bajo ninguna de estas condiciones probadas.
EJEMPLO 6 El polímero orgánico del ejemplo 4 (cuadro 1) se aplicó a calentadores de agua: calentadores eléctricos con capacidad de 37.9 litros, calentadores eléctricos con capacidad de 189.5 litros y calentadores de gas con capacidad de 113.7 litros cada uno se probó.
Los tanques de acero con capacidad de 37.9 litros se fabricaron al procesar el espiral de acero a través de una línea de desenrollado/enderezamiento y posteriormente a través de un barrenero. Los tanques y preformas del cabezal se cortaron y procesaron a través de una operación de troquelado. Los cabezales superiores se lavaron y las cubiertas del tanque se soldaron. Los acoplamientos entonces se soldaron en los cabezales superiores y cubiertas de los tanques. La cubierta del tanque se expandió y el cabezal se presionó en la cubierta del tanque. El cabezal entonces se soldó en la cubierta.
Los tanques de agua de acero fabricados se limpiaron a temperatura ambiente con un volumen al 2% de un limpiador neutro comercialmente disponible a un pH de 7-8 con 2 saciedades, utilizando una instalación de lavado de tres etapas. Los tanques limpiados fueron secados a temperaturas de 121.1 °C y superiores utilizando instalaciones del horno con un movimiento de aire de volumen alto.
El interior del ensamble de tanque se granalló en un gabinete de tratamiento con chorro utilizando una granalla de acero (para tanques de 189.5 litros) o 24 granalla de óxido de aluminio (tanques de 37.9 litros y otros tanques de 189.5 litros) para producir un perfil de 50 µ?t?. El polvo, inyecciones y granallas y rejillas después de la formación de burbujas se soplaron utilizando aire comprimido para revelar superficies con una apariencia metálica blanca.
Después de 5 minutos de preparar el metal por granallado, el polvo de polímero orgánico nombrado en el cuadro 1 se asperjó aplicado a un espesor de 100 a 150 µ?t?. Los componentes revestidos con polvo fueron curados por horneado a una temperatura del horno de 215°C durante 20 minutos (o a una temperatura de metal de 204°C durante 10 minutos) para producir un espesor de revestimiento de aproximadamente 125 µ?? o de aproximadamente 100 a 150 µ??.
Ninguna corrosión o degradación del revestimiento se observó (ninguna formación de burbujas fue evidente en la superficie de los revestimientos) cuando los tanques se utilizaron para calentar agua y almacenar agua caliente durante un periodo de tres años a una temperatura de agua de 71.1X, con seis retiros de 22.71 a 37.9 litros de cada tanque (es decir, los tanques fueron vaciados y rellenados con 22.71 a 37.9 litros de agua seis veces) por un periodo de 24 horas durante un periodo de prueba de tres años.
EJEMPLO 7 Calentadores de agua de acero (calentadores eléctricos con capacidad de 37.9 litros y calentadores eléctricos con capacidad de 189.5 litros) fueron revestidos con un polímero utilizando el procedimiento detallado del ejemplo 6, salvo que el polímero contenia los componentes nombrados en el cuadro 2 en lugar de los componentes nombrados en el cuadro 1. El revestimiento tuvo una temperatura de transición de vidrio de al menos 121 °C.
CUADRO 2 Ninguna corrosión o degradación del revestimiento se observó (ninguna formación de burbujas fue evidente en la superficie de los revestimientos) cuando los tanques se utilizaron para calentar agua y almacenar agua caliente durante un periodo de tres años a una temperatura de agua de 71.1 °C, con seis retiros de 22.71 a 37.9 litros de cada tanque durante un periodo de 24 horas durante el periodo de prueba de tres años.
EJEMPLO 8 Calentadores de agua de gas de acero con capacidad de 113.7 litros se revistieron con Henkel AQUENCE™ 930 (una mezcla de epoxi-uretano acrílico comercialmente disponible de Henkel Corporation) al sumergir los calentadores en Henkel AQUENCE™ 930.
No fue visualmente vidente la formación de burbujas después de que los tanques se utilizaron para calentar agua y almacenar agua caliente durante un periodo de tres meses a una temperatura de agua de 71.1 °C con seis retiros de 22.71-37.9 litros de cada tanque durante un periodo de 24 horas durante el periodo de prueba de tres meses.
EJEMPLO 9 Se limpiaron paneles de prueba de acero estándar con álcali caliente, se enjuagaron, y se sometieron a condicionamiento químico para preparar fosfato de zinc. El fosfato de zinc se depositó en los paneles de manera que los cristales tipo aguja crecieron en la superficie. Los paneles se enjuagaron, seguido por enjuague con agua deionizada, y se enjuagaron por sellado.
Los cristales de fosfato de zinc crearon un perfil en los paneles metálicos para una mejor adhesión del revestimiento de polímero orgánico. El polímero orgánico del ejemplo 4 (cuadro 1) se utilizó para revestir los paneles. Ninguna formación de burbujas o corrosión del revestimiento (sin información de burbujas notadas en la superficie del revestimiento) se notaron después de que los paneles de revestimiento fueron sumergidos en agua a temperaturas de 71.1°C, 82.2°C, o 90°C durante 4,000 horas.

Claims (26)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES
1.- Un tanque de agua que comprende un tanque metálico, el tanque metálico comprende una cámara de agua que tiene una superficie interior, la superficie interior al menos parcialmente revestida con un revestimiento de polímero orgánico, el revestimiento tiene un espesor de menos de aproximadamente 375 µ?? y se adapta para tener contacto regular con el agua.
2. - El tanque de agua de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el tanque de agua es un tanque de agua caliente.
3. - El tanque de agua de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado además porque el tanque de agua es un calentador de agua.
4. - El tanque de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque el polímero comprende un polímero epoxi.
5. - El tanque de agua de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el polímero epoxi se entrelaza con dianhídrido de ácido tetradicarboxílico.
6. - El tanque de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado además porque el polímero tiene una temperatura de transición de vidrio de al menos aproximadamente 100°C.
7. - El tanque de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado además porque el revestimiento tiene un espesor de al menos aproximadamente 75 µ?? y menos de aproximadamente 350 µ?t?.
8. - El tanque de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado además porque la superficie interior tiene un perfil de por lo menos aproximadamente 40 µ?? y menos de aproximadamente 100 µ?? en donde se reviste el polímero orgánico.
9.- El tanque de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado además porque el tanque metálico comprende acero.
10. - El tanque de agua de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el tanque de agua tiene una capacidad de al menos aproximadamente 100 litros y el acero tiene un espesor de menos de aproximadamente 1.25 mm.
11. - El tanque de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado además porque menos de aproximadamente 1% del área superficial del revestimiento de polímero orgánico se forma en burbujas después de la inmersión en agua a una temperatura de aproximadamente 82°C durante 6 meses.
12. - Un método para producir un tanque de agua que comprende: (a) tratar al menos una porción de la superficie metálica de un tanque de agua para crear una superficie tratada con un perfil de al menos aproximadamente 40 µ?t? y menos de aproximadamente 100 µ??; (b) aplicar un polímero orgánico a la superficie tratada para formar una superficie revestida que hace contacto con el agua en el tanque de agua.
13. - El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el revestimiento tiene un espesor de menos de aproximadamente 375 µ.
14. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 y 13, caracterizado además porque el tratamiento del paso (a) comprende tratar con chorro el componente metálico con arena, granalla, inyección o una combinación de los mismos.
15. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado además porque el polímero comprende un polímero epoxi.
16. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado además porque el polímero epoxi se entrelaza con dianhídrido de ácido tetradicarboxílico.
17. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, caracterizado además porque perfil es de al menos aproximadamente 45 µ?t? y menos de aproximadamente 75 µ?t?.
18. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17, caracterizado además porque aplicar un revestimiento del polímero orgánico del paso (b) comprende revestir con polvo la superficie con componentes de polímero orgánico, y curar el polímero orgánico para formar la superficie revestida.
19. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 18, caracterizado además porque aplicar un revestimiento de polímero orgánico del paso (b) comprende curar el polímero orgánico a una temperatura de menos de aproximadamente 260°C por un período de menos de aproximadamente 45 minutos.
20. - Un método para producir un tanque de agua que comprende: (a) poner en contacto una superficie metálica de un tanque de agua con un fosfato metálico seleccionado de fosfato de zinc, fosfato de hierro, fosfato de manganeso o una combinación de los mismos para crear una superficie tratada; (b) aplicar un polímero orgánico a la superficie tratada del paso (a) para formar una superficie revestida que hace contacto con el agua en el tanque de agua.
21- Un método para almacenar agua que comprende poner en contacto un tanque que tiene una superficie interior con agua, el tanque tiene al menos una porción de la superficie interior revestida con un revestimiento del polímero orgánico, el agua tiene una temperatura de al menos aproximadamente 60°C, y una porción del revestimiento que hace contacto con el agua y que muestra menos de aproximadamente 1 % de formación de burbujas después de un período de al menos aproximadamente 3 meses.
22.- El método de conformidad con la reivindicación 21 , caractenzado además porque la temperatura es de al menos aproximadamente 82°C.
23. - El método de conformidad con la reivindicación 21 ó 22, caracterizado además porque el período es de al menos aproximadamente 6 meses
24. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 21 a 23, caracterizado además porque el revestimiento de polímero orgánico comprende un polímero epoxi.
25. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 21 a 24, caracterizado además porque el revestimiento tiene un espesor de al menos aproximadamente 75 µ?? y menos de aproximadamente 375 µ?t
26. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 21 a 25 caracterizado además porque el tanque de agua es un calentador de agua.
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