MX2015003251A - Composiciones de revestimiento epoxi en polvo, metodos y articulos. - Google Patents

Abstract

Composiciones de recubrimiento en polvo que proporcionan recubrimientos protectores, particularmente recubrimientos flexibles. Esas composiciones de recubrimiento incluyen una resma epoxi sólida reticulable, partículas de caucho con núcleo y cubierta y un material de relleno.

Description

COMPOSICIONES DE RECUBRIMIENTO EPOXI EN POLVO, MÉTODOS Y ARTÍCULOS Antecedentes de la Invención Los polvos y resinas líquidas de epoxi unido por fusión (FBE, por sus siglas en inglés) se usan, comúnmente, para la protección contra la corrosión de tuberías de acero y metales usados en las industrias del petróleo, del gas y de la construcción. Estos recubrimientos pueden aplicarse a una variedad de partes para la protección contra la corrosión. Las aplicaciones ilustrativas incluyen válvulas, bombas, monturas de conexión, múltiples, soportes de tuberías, escaleras, mallas, barras de refuerzo, cables y cables de acero, perfiles doble "T", espirales de columnas, placas de anclaje, sillas y lo similar.

Un recubrimiento FBE deseable tiene propiedades físicas excelentes para limitar los daños durante el transporte, la instalación y el funcionamiento. El daño al recubrimiento puede conducir a una probable mayor corrosión de la superficie metálica que protege el recubrimiento y, en última instancia, puede conducir a una disminución de la vida útil. Dado que, durante el transporte, pueden penetrar cenizas y arena en el recubrimiento, un recubrimiento deseable tiene una mayor resistencia a la penetración y a la abrasión severa. Además, un recubrimiento deseable tiene una alta Ref.255273 resistencia al impacto que proviene de equipos de relleno o manipulación durante la aplicación. Además, un sustrato recubierto se dobla, frecuentemente, durante la aplicación, por ejemplo, para ajustarse al contorno de una parte plana, y debe ser suficientemente flexible para evitar daños al recubrimiento.

Se ha intentado fabricar recubrimientos FBE más resistentes a los daños mecánicos. Por ejemplo, puede incrementarse el grosor de todo el recubrimiento para proporcionar mayor impacto y absorción de la abrasión; sin embargo, a medida que aumenta el grosor del recubrimiento, disminuye la flexibilidad del recubrimiento. Además, puede aumentarse la carga del relleno; sin embargo, mayores cargas del relleno pueden reducir drásticamente la flexibilidad del recubrimiento FBE. Como se mencionó anteriormente, la flexibilidad del recubrimiento es muy importante durante la aplicación. Por consiguiente, un equilibrio de propiedades, particularmente entre dureza y flexibilidad, es difícil pero importante para lograr una composición de recubrimiento FBE.

Breve Descripción de la Invención La presente descripción proporciona composiciones de recubrimiento en polvo, particularmente composiciones de recubrimiento en polvo de epoxi unido por fusión (FBE, por sus siglas en inglés), que proporcionan recubrimientos epoxi protectores, particularmente recubrimientos epoxi flexibles y resistentes a los daños. Las composiciones de recubrimiento de la presente descripción son "composiciones de recubrimiento en polvo", lo que significa que son sistemas 100 % sólidos y sin disolventes.

Esas composiciones de recubrimiento incluyen una resina epoxi sólida reticulable (es decir, un polvo de resina epoxi termorrígida) y partículas de caucho con núcleo y cubierta. De manera significativa, la adición de partículas de caucho con núcleo y cubierta aumenta, notablemente, la flexibilidad de un recubrimiento obtenido, sin afectar negativamente la temperatura de transición vitrea del recubrimiento, aun con cargas de relleno elevadas.

En una modalidad, se proporciona una composición de recubrimiento en polvo que incluye componentes que incluyen: una resina epoxi sólida reticulable (es decir, un polvo de resina epoxi termorrígida); partículas de caucho con núcleo y cubierta en una cantidad no mayor que 10 por ciento en peso (% en peso), con base en el peso total de la composición de recubrimiento; un agente de curado; y un material de relleno en una cantidad de al menos 25 % en peso, con base en el peso total de la composición de recubrimiento; en donde los componentes se seleccionan y se usan en cantidades para proporcionar un recubrimiento curado sin reducir la densidad o, si existe una reducción en la densidad, esta no es mayor que 15 %, con respecto a la densidad teórica de la composición de recubrimiento.

En una modalidad, se proporciona una composición de recubrimiento en polvo que incluye componentes que incluyen: una resina epoxi sólida reticulable que tiene un peso equivalente de epóxido mayor que 700; partículas de caucho con núcleo y cubierta que contienen dieno en una cantidad no mayor que 10 % en peso, con base en el peso total de la composición de recubrimiento; un agente de curado; y un material de relleno que comprende un relleno inorgánico y no metálico en una cantidad de al menos 25 % en peso, con base en el peso total de la composición de recubrimiento; en donde la composición de recubrimiento en polvo forma un recubrimiento no poroso cuando se aplica a un sustrato y se cura.

En una modalidad, se proporciona un método para proteger un artículo; el método incluye: recubrir el artículo con una composición de recubrimiento en polvo que incluye componentes que incluyen: una resina epoxi sólida reticulable; partículas de caucho con núcleo y cubierta en una cantidad no mayor que 10 % en peso, con base en el peso total de la composición de recubrimiento; un agente de curado; y un material de relleno; en donde los componentes se seleccionan y se usan en cantidades para proporcionar un recubrimiento curado sin reducir la densidad o, si existe una reducción en la densidad, esta no es mayor que 15 %, con respecto a la densidad teórica de la composición de recubrimiento; y curar la composición mientras se aplica al artículo.

La presente descripción proporciona, además, recubrimientos y artículos curados que tienen un recubrimiento curado sobre ellos.

En una modalidad, se proporciona un artículo que incluye: un sustrato que tiene una superficie exterior; y un recubrimiento curado aplicado sobre al menos una porción de la superficie exterior; en donde el recubrimiento curado se prepara mediante el curado (es decir, la polimerización y/o reticulación) de una composición de recubrimiento en polvo de la presente descripción.

En una modalidad, se proporciona un artículo que se prepara mediante un método de la presente descripción.

En una modalidad, se proporciona un artículo que incluye: un sustrato que tiene una superficie exterior; y un recubrimiento curado aplicado sobre al menos una porción de la superficie exterior; en donde el recubrimiento curado incluye: una resina epoxi reticulada; partículas de caucho con núcleo y cubierta incorporadas en la resina epoxi reticulada, en donde las partículas de caucho con núcleo y cubierta están presentes en una cantidad no mayor que 10 % en peso, con base en el peso total del recubrimiento; y un material de relleno incorporado en la resina epoxi reticulada, en donde el material de relleno está presente en una cantidad de al menos 25 % en peso, con base en el peso total del recubrimiento; en donde el recubrimiento curado muestra al menos 3.0 grados por diámetro de tubería según la Prueba de flexibilidad CSA Z245.20-02-12.11 a -30 °C.

En la presente descripción, "temperatura ambiente" o "RT" se refiere a una temperatura de 20 °C a 30 °C o, preferentemente, de 20 °C a 25 °C.

Los términos "comprende" y variaciones de este no tienen un significado limitante cuando aparecen en la descripción y las reivindicaciones.

Las palabras "preferido/a" y "preferentemente" se refieren a modalidades de la descripción que pueden proporcionar ciertos beneficios en ciertas circunstancias. Sin embargo, pueden preferirse, además, otras modalidades, en las mismas circunstancias u otras. Además, la narración de una o más modalidades preferidas no implica que otras modalidades no sean útiles, y no pretende excluir otras modalidades del alcance de la descripción.

En esta solicitud, los términos tales como "un/a" y "el/la" no pretenden referirse solo a una entidad singular, sino que incluyen la clase general de la cual puede usarse un ejemplo específico para fines ilustrativos. Los términos "un/a" "el/la" se usan indistintamente con el término "al menos uno/a". Las frases "al menos uno/a de" y "comprende al menos uno/a de" seguidas de una lista se refiere a cualquiera de los elementos de la lista y a cualquier combinación de dos o más elementos de la lista.

Como se usa en la presente descripción, el término "o" se usa, generalmente, en su sentido habitual que incluye "y/o", a menos que el contenido indique claramente otra cosa. El término "y/o" significa uno o todos los elementos mencionados o una combinación de cualquiera de dos o más de los elementos mencionados.

Además en la presente descripción, se asume que todos los números se modifican por el término "aproximadamente" y, preferentemente, por el término "exactamente". Como se usa en la presente descripción en conexión con una cantidad medida, el término "aproximadamente" se refiere a la variación en la cantidad medida, como esperaría el experto en la materia que realiza la medición y ejerce un nivel de atención acorde con el objetivo de la medición y la precisión del equipo de medición usado.

Además, en la presente descripción, las narraciones de intervalos numéricos por puntos extremos incluyen todos los números incluidos dentro de ese intervalo, así como los puntos extremos (p. ej., 1 a 5 incluye 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 5, etc.).

El resumen anteriormente mencionado de la presente descripción no pretende describir cada modalidad descrita o cada implementación de la presente descripción. La descripción incluida a continuación ilustra, más particularmente, las modalidades ilustrativas. En varios lugares a lo largo de la solicitud, se proporciona orientación mediante listas de ejemplos, y esos ejemplos pueden usarse en diversas combinaciones. En cada caso, la lista narrada sirve solo como un grupo representativo y no debe interpretarse como una lista exclusiva.

Breve Descripción de la Figura La Figura 1 es una vista en perspectiva de un recubrimiento aplicado sobre un sustrato de tubo, de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente descripción.

Descripción Detallada de la Invención La presente descripción se refiere, generalmente, al campo de los recubrimientos epoxi para protección contra la corrosión, particularmente, composiciones de recubrimiento en polvo de epoxi unido por fusión (FBE). Particularmente, la presente descripción se refiere a recubrimientos epoxi más flexibles y resistentes a los daños.

La Figura 1 es una vista en perspectiva de un recubrimiento FBE 10 de la presente descripción cuando se usa con un sustrato, por ejemplo, un tubo 12. El recubrimiento 10 deriva de una composición de la presente descripción que aumenta la capacidad de elongación del recubrimiento 10 sin afectar negativamente otras propiedades del recubrimiento, tales como la temperatura de transición vitrea del recubrimiento 10. La capacidad de elongación del recubrimiento 10 origina un recubrimiento flexible y resistente a los daños. El recubrimiento 10 puede ser una sola capa o la capa más externa de un recubrimiento epoxi termorrígido de múltiples capas, y puede tener una resistencia elevada al impacto y a la abrasión, con lo que se obtiene un recubrimiento 10 durable y capaz de soportar el desgaste y rasgado normal derivado del transporte y el uso de un tubo 12 u otro sustrato. Por consiguiente, las modalidades ilustrativas de la presente descripción proporcionan un recubrimiento 10 que es más flexible y resistente al daño, que mantiene la dureza necesaria en ambientes extremos, tales como tuberías externas y obras de construcción.

Estas características hacen que el recubrimiento 10 sea particularmente deseable para proteger tubos, barras de refuerzo y otros sustratos metálicos, particularmente sustratos de acero, durante el transporte y el uso en obras de construcción, aun en condiciones ambientales extremas. Aunque la Figura 1 se describe con referencia a un tubo como el sustrato, el recubrimiento 10 puede aplicarse a cualquier sustrato, preferentemente, un sustrato que contenga un metal en el que la resistencia a la corrosión es una característica deseada. Esos sustratos incluyen, pero no se limitan a, tubos, válvulas, bombas, monturas de conexión, múltiples, soportes de tuberías, escaleras, mallas, barras de refuerzo, cables y cables de acero, perfiles doble "T", espirales de columnas, placas de anclaje y sillas.

Una composición de recubrimiento de la presente descripción puede aplicarse a una variedad de superficies de sustrato. Los sustratos adecuados incluyen materiales poliméricos, vidrios, materiales cerámicos, materiales compuestos y superficies que contienen metales. Los recubrimientos son particularmente útiles en sustratos que contienen metales, tales como metales, óxidos metálicos y diversas aleaciones. Los sustratos de acero son de particular interés. Los recubrimientos pueden proporcionar resistencia química, resistencia a la corrosión, resistencia al agua o una combinación de estas.

Una composición de recubrimiento de la presente descripción puede aplicarse directamente a un sustrato, por ejemplo, un tubo de acero, pero podría aplicarse, además, en la parte superior de uno o más recubrimientos que tengan mejor adhesión al sustrato, particularmente acero. Los sistemas bicapa (de recubrimiento doble o capa doble) pueden proporcionar características exclusivas, ya que cada capa puede diseñarse para obtener resultados de rendimiento superiores a los de un recubrimiento de una sola capa. La composición de la presente descripción es particularmente adecuada como capa superior o recubrimiento superior de un sistema de recubrimiento de capa doble. El uso de dos capas, particularmente de dos capas de epoxi unido por fusión, puede mejorar, significativamente, la resistencia a los daños en comparación con una sola capa (es decir, un recubrimiento sencillo). La capa de recubrimiento primaria (es decir, la capa recubierta directamente sobre el sustrato) es, típicamente, un material de recubrimiento diseñado como parte de un sistema de protección contra la corrosión. Esto significa que la capa primaria tiene buena adhesión inicial y mantiene la adhesión después de la exposición al agua caliente u otros factores ambientales. La capa superior o externa puede proporcionar resistencia adicional al daño mecánico derivado de impactos o abrasión severa durante la manipulación, el transporte y la construcción. Típicamente, la capa superior se deposita durante la etapa de fusión de la capa primaria, aunque esto no es necesario en todos los casos. Esos sistemas de múltiples capas se describen en el libro titulado ( "Fusion-Bonded Epoxy: A Foundation for Pipeline Corrosión Protection"), por J. Alien Kehr, 2003, Nace Press, Capítulo 3. Puede prepararse un ejemplo de capa primaria a partir de 3M SCOTCHKOTE SK6233 8G, un recubrimiento epoxi termorrígido en polvo de un solo componente y curable por calor de 3M, St. Paul, MN.

Una composición para formar un recubrimiento 10 de la presente descripción incluye componentes tales como una resina epoxi sólida reticulable, partículas de caucho con núcleo y cubierta, un agente de curado (es decir, curativo) y un material de relleno. El recubrimiento 10 formado de la composición tiene una resistencia elevada al impacto y a la abrasión severa, así como una flexibilidad deseable. La selección adecuada de los materiales componentes y las cantidades de esos componentes es difícil pero importante para lograr un equilibrio de propiedades, no solo para el recubrimiento curado (p. ej., flexibilidad, resistencia al impacto, resistencia a la abrasión severa y aspecto), sino para la composición de recubrimiento (p. ej., flujo, capacidad de procesamiento y ampliación).

Las combinaciones preferidas de componentes (en términos de selección de componentes y cantidades de componentes) producen un recubrimiento no poroso una vez que se aplica a un sustrato y se cura. En este contexto, "no poroso" significa que la densidad (es decir, la gravedad específica) de un recubrimiento curado se reduce en no más de 15 % (es decir, 0-15 %), con mayor preferencia, en no más de 10 % (es decir, 0-10 %) y, aún con mayor preferencia, en no más de 5 % (es decir, 0-5 %), con respecto a la densidad teórica de la composición de recubrimiento. Por consiguiente, las modalidades particularmente preferidas del recubrimiento curado exhiben una reducción escasa o nula de la densidad después del curado, y porosidad escasa o nula. Típicamente, la porosidad residual presente en un recubrimiento curado puede deberse a la humedad de la composición. Típicamente, los recubrimientos porosos tienen mala resistencia a la abrasión severa. Típicamente, las composiciones para formar recubrimientos no porosos no incluyen componentes con grandes capacidades para formar poros, tales como grupos funcionales o rellenos térmicamente expandibles, agentes de soplado, etc.

Para ciertas modalidades, se prefiere una resina epoxi con un peso equivalente de epóxido relativamente elevado para evitar la fusión por impacto del polvo durante el almacenamiento y la aplicación. Los ejemplos de resinas epoxi sólidas reticulables adecuadas incluyen las que tienen un peso equivalente de epóxido (EEW, por sus siglas en inglés) mayor que 400 (en ciertas modalidades, el EEW es, preferentemente, mayor que 700) e incluyen, pero no se limitan a, resinas Bis-A de Tipo 1, Tipo 2, Tipo 4, Tipo 7 y Tipo 9, y resinas epoxi modificadas con isocianato, resinas Novolak. Una resina "tipo" es un término general que se refiere al avance en el peso molecular de una resina epoxi. Este término se usa, predominantemente, con respecto a las resinas epoxi sólidas. Una resina epoxi de Tipo 1 tendrá un peso equivalente de epóxido (EEW) de 450 a 550, una resina de Tipo 2 tendrá un EEW de aproximadamente 600 y, así sucesivamente, hasta una resina de Tipo 9, con un EEW de aproximadamente 4000. Si se desea, puede usarse diversas combinaciones de resinas epoxi. En ciertas modalidades, por ejemplo, siempre que la composición incluya una resina epoxi con un EEW mayor que 700, puede usarse resinas epoxi sólidas con un EEW menor, tales como las de Tipo 1 o Tipo 2.

Un ejemplo de una resina epoxi sólida reticulable particularmente adecuada incluye, pero no se limita a, un polímero fenol, 4,4'-(1-metiletiliden)bis- con resinas 2,2'- [(1-metiletiliden)bis(4,1-fenilen oximetileno)]bis[oxirano]. Los ejemplos comercialmente disponibles de resinas epoxi Bis-A sólidas reticulables adecuadas de Tipo 4 incluyen, pero no se limitan a, las disponibles con las designaciones comerciales: EPON 2004 y EPIKOTE 3004, de Momentive Specialty Chemicals, Inc., Columbus, OH; DER 664 UE y DER 664 U, de Dow Chemical Co., Midland, MI; EPOTEC YD 903HE, de Thai Epoxies, Bangkok, Tailandia,-NPES-904H, de Kukdo Chemical Co., Ltd., Seúl, Corea; GT-6084, de Huntsman Petrochemical Corp., Port Neches, TX; 6004, de Pacific Epoxy Polymers, Inc., Pittsfield, NH; y XU DT 273, GT-9045, y GT-7074, de Ciba Specialty Chemicals Corp., Greensboro, NC. Los ejemplos comercialmente disponibles de resinas epoxi Bis-A sólidas reticulables adecuadas de Tipo 1 incluyen, pero no se limitan a, las disponibles con las denominaciones comerciales: EPON 1001F, de Momentive Specialty Chemicals, Inc., Columbus, OH; DER 6116 y DER 661, de Dow Chemical Co., Midland, MI; y GT-7071 y GT 9516, de Ciba Specialty Chemicals Corp., Suiza.

Típicamente, una composición de recubrimiento de la presente descripción incluye al menos 30 % en peso de una resina epoxi sólida reticulable con un EEW mayor que 400 (en ciertas modalidades, mayor que 700), con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Típicamente, una composición de recubrimiento de la presente descripción incluye no más de 80 % en peso de una resina epoxi sólida reticulable con un EEW mayor que 400 (en ciertas modalidades, mayor que 700), con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Preferentemente, una composición de recubrimiento de la presente descripción incluye al menos 40 % en peso de una resina epoxi sólida reticulable con un EEW mayor que 400 (en ciertas modalidades, mayor que 700), con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Preferentemente, una composición de recubrimiento de la presente descripción incluye no más de 45 % en peso de una resina epoxi sólida reticulable con un EEW mayor que 400 (en ciertas modalidades, mayor que 700), con base en el peso total de la composición de recubrimiento.

En ciertas modalidades, si se usa una mezcla de resinas epoxi sólidas reticulables, en donde una tiene un EEW bajo (p. ej., de 400 o menos o, en ciertas modalidades, 700 o menos) y una tiene un EEW alto (p. ej., mayor que 400 o en, ciertas modalidades, mayor que 700) una composición de recubrimiento de la presente descripción incluye, típicamente, al menos 3 % en peso y no más de 20 % en peso de la resina epoxi sólida reticulable de menor EEW, con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Una composición preferida de la presente descripción no contiene ninguna resina epoxi reticulable con un EEW de 400 o menos (en ciertas modalidades, 700 o menos).

Se ha comprobado que la adición de partículas de caucho con núcleo y cubierta, particularmente nanopartículas de caucho con núcleo y cubierta, incrementa la elongación del recubrimiento sin afectar, negativamente, la temperatura de transición vitrea. Las partículas de caucho con núcleo y cubierta adecuadas son las que incrementan la flexibilidad de un recubrimiento curado de la descripción.

Preferentemente, las partículas de caucho con núcleo y cubierta son nanopartículas (es decir, tienen un tamaño promedio de partícula menor que 1000 nanómetros (nm)). Generalmente, el tamaño promedio de partícula de las nanopartículas de caucho con núcleo y cubierta es menor que 500 nm, por ejemplo, menor que 300 nm, menor que 200 nm, menor que 100 nm o aun menor que 50 nm. Típicamente, esas partículas son esféricas, por lo que el tamaño de partícula es el diámetro; sin embargo, si las partículas no son esféricas, el tamaño de partícula se define como la dimensión más larga de la partícula.

Preferentemente, las partículas (preferentemente, nanopartículas) de caucho con núcleo y cubierta incluyen un núcleo reticulado de caucho y una cubierta que incluye un polímero termoplástico injertado en el núcleo reticulado de caucho. La reticulación del núcleo proporciona una mejor resistencia a la disolución con respecto a la misma química que no está reticulada o no está en una configuración de núcleo y cubierta (p. ej., un polímero tribloque lineal de química igual o similar a la descrita en la patente de los EE. UU. núm. 7,670,683). Además, para el mismo grado de flexibilidad, puede usarse una menor cantidad de partículas reticuladas de núcleo y cubierta con respecto a un polímero tribloque lineal de química igual o similar a la descrita en la patente de los EE. UU. núm. 7,670,683. Además, el procesamiento de una composición que incluye un copolímero tribloque lineal del tipo descrito en la patente de los EE. UU. núm. 7,670,683 depende de la separación de fases para proporcionar endurecimiento. Esto complica el proceso de fabricación y puede ser difícil de replicar. Las partículas de caucho con núcleo y cubierta pueden ayudar a solucionar uno o más de estos problemas.

En ciertas modalidades, el polímero de la cubierta tiene una temperatura de transición vitrea de al menos 50 °C y el núcleo de caucho tiene una temperatura de transición vitrea no mayor que -20 °C. En la presente descripción, "caucho" se refiere a materiales elastoméricos (preferentemente, sintéticos) naturales o sintéticos. En ciertas modalidades, el núcleo reticulado de caucho incluye un caucho que contiene acrilato (p. ej., un caucho de acrilato de butilo, como las partículas de núcleo y cubierta descritas en la patente de los EE. UU. núm.6,861,475), un caucho que contiene estireno, un caucho que contiene dieno (p. ej., cauchos que contienen butadieno e isopreno), un caucho que contiene silicona (p. ej., como el descrito en la solicitud de patente de los EE. UU. núm. 2005/124761), copolímeros o combinaciones (p. ej., mezclas o combinaciones de estos). En ciertas modalidades, el polímero de la cubierta se selecciona del grupo que consiste en una resina epoxi (p. ej., una resina epoxi de bisfenol A), un homopolímero de acrilato, un copolímero de acrilato, un homopolímero de estireno y un copolímero de estireno. Las partículas de caucho con núcleo y cubierta preferidas incluyen un núcleo de caucho que contiene polibutadieno reticulado con una cubierta de homopolímero de acrilato injertado. Las partículas de caucho con núcleo y cubierta ilustrativas incluyen las disponibles con las designaciones comerciales PARALOID 21104XP y PARALOID 2691A (ambas tienen un núcleo reticulado de poli(butadieno/estireno) con una cubierta de polimetacrilato de metilo injertado) de Dow Chemical Co., Midland, MI, así como la disponible con la designación comercial KANE ACE MX-257 (partículas de caucho con núcleo y cubierta de butadieno-acrilato predispersadas en una resina epoxi líquida de diglicidil bisfenol A) de Kaneka Texas, Corp., Pasadena, TX. Si se desea, puede usarse diversas combinaciones de partículas de caucho con núcleo y cubierta.

Un contenido demasiado alto de partículas de caucho con núcleo y cubierta puede conducir a un flujo deficiente y una estética no deseada (p. ej., puede originar la falta de una superficie lisa). Por consiguiente, las partículas de caucho con núcleo y cubierta se usan, preferentemente, en una cantidad no mayor que 10 % en peso (preferentemente, no mayor que 7 % en peso y, con mayor preferencia, no mayor que 5 % en peso), con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Típicamente, una composición de recubrimiento de la presente descripción incluye al menos 1 % en peso (preferentemente, al menos 2 % en peso) de partículas de caucho con núcleo y cubierta, con base en el peso total de la composición de recubrimiento.

Los materiales de relleno (es decir, rellenos) adecuados contribuyen a la resistencia al impacto y a la abrasión severa del recubrimiento curado. Los ejemplos de rellenos adecuados incluyen, pero no se limitan a, rellenos inorgánicos no metálicos, tales como metasilicato de calcio, sulfato de bario, silicato de aluminio, mica, silicato de aluminio, sodio y calcio, carbonato de calcio, dióxido de titanio y combinaciones de estos. En la presente descripción, los rellenos metálicos se refieren a rellenos que son partículas de un metal de valencia cero, tales como polvo de zinc. Los materiales de relleno pueden ser fibrosos o no fibrosos (es decir, material particulado en una forma distinta a la de una fibra o filamento).

Los ejemplos de materiales de relleno adecuados incluyen, pero no se limitan a, los disponibles con las designaciones comerciales: VANSIL W 20 y W 50, de Vanderbilt R.T. Co., Inc., Norwalk, CN; MINSPAR 3, 4, 7 y 10, de Kentucky-Tennessee Clay Co., Mayfield, KY; PURTALC 6030, de Charles B. Chrystal Co., Inc., Nueva York, NY; BARIACE B-30 y B-34, de CIMBAR, Cartersville, GA; Feldspar G-200, G200HP, KT4 y KT, de Feldspar Corp., Atlanta, GA; y BUSAN 11-M1, de Buckman Laboratories, Memphis, TN; y dióxido de titanio SMC 1108, de Special Materials Co., Doylestown, PA. Si se desea, puede usarse diversas combinaciones de rellenos.

Típicamente, una composición de recubrimiento de la presente descripción incluye al menos 25 % en peso de un material de relleno, con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Preferentemente, una composición de recubrimiento de la presente descripción incluye al menos 35 % en peso de un material de relleno, con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Aún con mayor preferencia, una composición de recubrimiento de la presente descripción incluye al menos 40 % en peso de un material de relleno, con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Aún con mayor preferencia, una composición de recubrimiento de la presente descripción incluye al menos 45 % en peso de un material de relleno, con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Aún con mayor preferencia, una composición de recubrimiento de la presente descripción incluye al menos 50 % en peso (y, frecuentemente, más de 50 % en peso) de un material de relleno, con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Expresado de otra manera, una composición de recubrimiento preferida de la presente descripción incluye al menos 80 partes (y, frecuentemente, más de 100 partes) de relleno por cien partes de resina.

Una carga muy alta de relleno puede conducir a un flujo deficiente, una flexibilidad deficiente y una estética no deseada (p. ej., puede originar la falta de una superficie lisa). Preferentemente, una composición de recubrimiento de la presente descripción incluye no más de 60 % en peso (y, frecuentemente, no más de 65 % en peso) de un material de relleno, con base en el peso total de la composición de recubrimiento.

Los ejemplos de curativos adecuados (es decir, agentes de curado, endurecedores, agentes de reticulación) incluyen, pero no se limitan a, endurecedores fenólicos, diciandiamidas, imadazoles y dianhidrido tetracarboxílico de 3',4'-benzofenona. Los ejemplos de agentes de curado adecuados comercialmente disponibles incluyen, pero no se limitan a, los disponibles con las designaciones comerciales: diciandiamida AB 04, de Degussa Corp., Parsippany, NJ; agentes de curado epoxi D.E.H. 85 y D.E.H. 87, de Dow Chemical Corp., Midland, MI; diciandiamida DYHARD 100M ("Dicy"), de AlzChem LLC, Atlanta, GA; y los disponibles con las designaciones comerciales AMICURE CG, AMICURE CG-NA, AMICURE CG-325, AMICURE CG-1200, AMICURE CG-1400, DICYANEX 200-X, DICYANEX 325 y DICYANEX 1200, todos disponibles de Pacific Anchor Chemical Corp., Los Angeles, CA.

Se usa uno o más curativos en una cantidad como para obtener propiedades óptimas de desempeño. Típicamente, una composición de recubrimiento de la presente descripción incluye uno o más curativos añadidos hasta al menos 35 % (preferentemente, al menos 40 %, al menos 45 %, al menos 50 %, al menos 55 % o al menos 60 %) de la estequiometría de la funcionalidad epoxi de la resina epoxi. Típicamente, una composición de recubrimiento de la presente descripción incluye uno o más curativos añadidos en no más de 100 % (preferentemente, no más de 95 %, no más de 90 %, no más de 85 %, no más de 80 %, no más de 75 %, no más de 70 % o no más de 65 %) de la estequiometría de la resina epoxi.

Dependiendo de la aplicación y las propiedades físicas deseables, los expertos en la materia serán capaces de determinar los intervalos adecuados para cada uno de los componentes, con base en la descripción presentada en la presente descripción. Por ejemplo, las concentraciones particularmente adecuadas de componentes en la composición para recubrir un sustrato de tubo de acero, donde pueden ser necesarias una mayor resistencia al daño y una menor flexibilidad, varían de 40 % en peso a 45 % en peso de resina epoxi sólida reticulable, de 2 % en peso a 5 % en peso de partículas de núcleo y cubierta, de 50 % en peso a 60 % en peso de relleno y curativo añadido de 55 % a 65 % de la estequiometría de la funcionalidad epoxi de la resina epoxi, con base en el peso composicional total de la composición.

Una composición ilustrativa de recubrimiento en polvo para preparar un recubrimiento curado 10 de la presente descripción puede incluir, además, materiales adicionales en concentraciones variables, según requieran las necesidades individuales. Por ejemplo, la composición puede incluir, además, uno o más pigmentos, uno o más catalizadores, uno o más agentes de control de flujo, una o más ceras, uno o más agentes de fluidización, uno o más agentes reactivos de flexibilización, uno o más promotores de adhesión y combinaciones de estos.

Los ejemplos de pigmentos adecuados incluyen pigmentos inorgánicos y orgánicos. Los ejemplos de pigmentos inorgánicos adecuados incluyen, pero no se limitan a, carbonatos, sulfuros, silicatos, cromatos, molibdatos, metales, óxidos, sulfatos, ferrocianuros, carbono y combinaciones de estos. Los ejemplos de pigmentos orgánicos adecuados incluyen, pero no se limitan a, los de tipo azo (que incluyen mono-azo), los de tipo vat y combinaciones de estos. Los ejemplos de pigmentos adecuados comercialmente disponibles incluyen, pero no se limitan a, dióxido de titanio SMC 1108, de Special Materials Co., Doylestown, PA y óxido de hierro marrón, de Rockwood Pigments, Beltsville, MD. En una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluirse, si se desea, diversas combinaciones de pigmentos.

Si se desea, una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluir al menos 1 % en peso de un pigmento, con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Típicamente, si se usa, una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluir no más de 2 % en peso de un pigmento, con base en el peso total de la composición de recubrimiento.

Los ejemplos de catalizadores adecuados incluyen, pero no se limitan a, imidazoles, anhídridos, poliamidas, aminas alifáticas, aminas terciarias y combinaciones de estos. Los ejemplos de catalizadores particularmente adecuados incluyen, pero no se limitan a, 2-metilimidazol y 2,4,6-tris dimetilaminometil fenol, y los disponibles con las designaciones comerciales EPI-CURE P103 y EPI-CURE P100, de Momentive Specialty Chemicals Inc., Columbus, OH, o yoduro de etil trifenilfosfonio (ETPPI), de Deepwater Chemicals, Woodward, OK. En una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluirse, si se desea, diversas combinaciones de catalizadores.

Típicamente, un catalizador se usa en una cantidad suficiente para curar la composición en las condiciones de aplicación deseadas. La cantidad de catalizador puede variarse para adaptarse a condiciones de aplicación diferentes. Si se desea, una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluir al menos 0.1 % en peso de un catalizador, con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Típicamente, si se usa, una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluir no más de 1.5 % en peso de un catalizador, con base en el peso total de la composición de recubrimiento.

Los ejemplos de agentes de control de flujo adecuados incluyen, pero no se limitan a, agentes desgasificantes o antiespumantes, agentes igualadores, agentes humectantes y combinaciones de estos. Los ejemplos de agentes de control de flujo incluyen, pero no se limitan a, los disponibles con las designaciones comerciales RESIFLOW PF-67 y RESIFLOW PL 200, de Estron Chemical, Inc ., Calvert City, KY. En una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluirse, si se desea, diversas combinaciones de agentes de control de flujo.

Si se desea, una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluir al menos 0.2 % en peso de un agente de control de flujo, con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Típicamente, si se usa, una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluir no más de 1.2 % en peso de un agente de control de flujo, con base en el peso total de la composición de recubrimiento.

Los ejemplos de agentes de fluidización adecuados incluyen sílices ahumadas, tales como sílices hidrófobas e hidrófilas, y óxidos de aluminio ahumados. Los ejemplos de sílices ahumadas hidrófobas adecuadas incluyen, pero no se limitan a, las disponibles con las designaciones comerciales: N20, HDK T30 y HDK T40, de Wacker Silicones, Adrián, MI; y M5, HS5, E5H y HP60, de Cabot Corp., Tuscola, IL. Los ejemplos de sílices ahumadas hidrófilas adecuadas incluyen, pero no se limitan a, las disponibles con las designaciones comerciales: H15 y H18, de Wacker Silicones, Adrián, MI; y CT 1221, de Cabot Corp., Tuscola, IL. Un ejemplo de un óxido de aluminio ahumado es el disponible con la designación comercial AEROXIDE ALU C, de Evonik, Alien, TX. En una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluirse, si se desea, diversas combinaciones de agentes de fluidización.

Si se desea, una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluir al menos 0.1 % en peso de un agente de fluidización, con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Típicamente, si se usa, una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluir no más de 1.3 % en peso de un agente de fluidización, con base en el peso total de la composición de recubrimiento.

Los ejemplos de ceras adecuadas incluyen, pero no se limitan a, cera de polietileno, cera sintética, politetrafluoroetileno y combinaciones de estos. Un ejemplo de una cera de polietileno comercialmente disponible incluye, pero no se limita a, la disponible con la designación comercial MPP 620F, de Micro Powders, Inc., Tarrytown, NY. En una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluirse, si se desea, diversas combinaciones de ceras.

Si se desea, una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluir al menos 0.1 % en peso de una cera, con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Típicamente, si se usa, una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluir no más de 2 % en peso de una cera, con base en el peso total de la composición de recubrimiento.

Los ejemplos de agentes reactivos de flexibilización adecuados incluyen, pero no se limitan a, éteres diglicidilicos alifáticos, resinas epoxi de silicona, éteres diglicidilicos de poliglicol, polímeros carboxilados , poliamidas, poliuretanos y combinaciones de estos. Los ejemplos de agentes reactivos de flexibilización comercialmente disponibles incluyen, pero no se limitan a, los disponibles con las designaciones comerciales: HELOXY 68, de Momentive Specialty Chemicals Inc., Columbus, OH; ERISYS GE-24, de CVC Specialty Chemicals, Moorestown, NJ; y HYPRO 1300X13, de Emerald Performance Materials, Akron, OH. En una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluirse, si se desea, diversas combinaciones de agentes reactivos de flexibilización.

Si se desea, una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluir al menos 0.1 % en peso de un agente reactivo de flexibilización, con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Típicamente, si se usa, una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluir no más de 15 % en peso de un agente reactivo de flexibilización, con base en el peso total de la composición de recubrimiento.

Los ejemplos de promotores de adhesión adecuados incluyen, pero no se limitan a, promotores de adhesión organometálicos con funcionalidad amino, promotores de adhesión organometálicos con funcionalidad mercapto y combinaciones de estos. Los ejemplos de promotores de adhesión comercialmente disponibles incluyen, pero no se limitan a, los disponibles con las designaciones comerciales CHARTSIL B-515.1/ 2H y CHARTSIL C-505.1/ 2H, ambos de Chartwell International Inc., North Attleboro, MA. En una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluirse, si se desea, diversas combinaciones de promotores de adhesión.

Si se desea, una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluir al menos 0.5 % en peso de un promotor de adhesión, con base en el peso total de la composición de recubrimiento. Típicamente, si se usa, una composición de recubrimiento de la presente descripción puede incluir no más de 2.0 % en peso de un promotor de adhesión, con base en el peso total de la composición de recubrimiento.

Un recubrimiento 10 elaborado de una composición de la presente descripción tiene una flexibilidad deseable y una resistencia al agrietamiento cuando se dobla. La combinación de componentes, particularmente la carga de relleno elevada y las partículas de núcleo y cubierta, permite que el recubrimiento 10 resista el agrietamiento cuando se dobla a diversos grados por diámetro de tubería (grado/PD) a diversas temperaturas, al mismo tiempo que mantiene un nivel elevado de resistencia a la abrasión severa y al impacto. Las propiedades de flexibilidad de las composiciones de recubrimiento 10 se miden de conformidad con una prueba de doblado proporcionada más abajo en la sección Ejemplos. Como se muestra más abajo, las modalidades ilustrativas del recubrimiento 10 cumplen con la Prueba de flexibilidad CSA Z245.20-06 sección 12.11 a -30 °C.

Es decir, la flexibilidad está representada por la observación de ausencia de grietas después de doblar una muestra recubierta con un recubrimiento curado preferido 10 en al menos 3.0 grados por diámetro de tubería, según la Prueba de flexibilidad CSA Z245.20-02-12.11 a -30 °C. Con mayor preferencia, no existen grietas después de doblar una muestra recubierta con un recubrimiento curado 10 en al menos 3.5 grados por diámetro de tubería, según la Prueba de flexibilidad CSA Z245.20-02-12.11 a -30 °C. Aún con mayor preferencia, no existen grietas después de doblar una muestra recubierta con un recubrimiento curado 10 en al menos 4.0 grados por diámetro de tubería, según la Prueba de flexibilidad CSA Z245.20-02-12.11 a -30 °C.

Existe un aumento significativo en la flexibilidad de la composición de recubrimiento de la presente descripción con la adición de partículas de caucho con núcleo y cubierta en niveles de carga tan bajos como 2 % en peso, en comparación con un recubrimiento sin esas partículas. Debido a que la composición de recubrimiento 10 tiene mayor flexibilidad, es menos frágil y menos propensa a los daños durante el transporte y el uso. El recubrimiento 10 es, por consiguiente, más resistente y capaz de soportar el abuso, tal como el doblado, aun en condiciones extremas, como a una temperatura de -30 grados Celsius (°C).

Un recubrimiento 10 elaborado de una composición de la presente descripción tiene, además, una adecuada resistencia al impacto y a la abrasión severa. La resistencia al impacto y a la abrasión severa de las composiciones de recubrimiento 10 ilustrativas se miden de conformidad con una prueba de resistencia a la abrasión severa y una prueba de resistencia al impacto proporcionadas más abajo en la sección Ejemplos. Existe poco efecto sobre la resistencia a la abrasión severa y al impacto con la adición de partículas de caucho con núcleo y cubierta hasta un nivel de carga de 7 % en peso.

El recubrimiento 10 puede elaborarse mediante un proceso de mezclado y extrusión. En una modalidad ilustrativa, las resinas, el relleno y las partículas de núcleo y cubierta (y, en este ejemplo, curativos, catalizadores, pigmentos y agentes de control de flujo) se combinan en seco en un mezclador de alto esfuerzo cortante (Thermo Prism, núm. de modelo B21R 9054 STR/2041) a aproximadamente 4000 revoluciones por minuto (rpm). Después de la premezcla, las muestras se mezclan en estado fundido mediante el uso de un extrusor de doble tornillo co-rotatorio de 304.8 milímetros (mm) (12 pulgadas), modelo núm. MP-2019 15;1 con 17-90 bloques y 2-60 bloques en un intervalo de productividad de aproximadamente 50-60 gramos por minuto (g/min). Después, el material extrudido se tritura y se clasifica mediante un triturador comercial. El tamaño promedio de partícula del polvo obtenido es, típicamente, 65 micrómetros (pm) ± 10 pm.

En una modalidad ilustrativa, una composición seca de recubrimiento epoxi en polvo de la presente descripción, se aplica, después, mediante un lecho fluidizado, sobre superficies precalentadas (p. ej., 221 °C (430 °F) de acero laminado en caliente y granallado hasta acabado a metal casi blanco. El acabado a metal casi blanco representa superficies metálicas que se lavan con chorro abrasivo para eliminar la suciedad sustancial, cascarilla de laminación, productos de corrosión, óxidos, pintura y otros materiales extraños. Después, se aplica el recubrimiento hasta un grosor de aproximadamente 0.5 milímetros (0.02 pulgadas). Después, los artículos recubiertos se someten a un poscurado durante dos minutos en un horno a 249 °C (480 °F) y se templan en agua durante dos minutos.

Modalidades ilustrativas Por consiguiente, las siguientes modalidades ilustrativas de la presente descripción proporcionan composiciones de recubrimiento, recubrimientos curados, métodos y artículos. Un recubrimiento curado es más flexible y resistente a los daños, y proporciona resistencia contra la corrosión a tuberías, barras de refuerzo y otros sustratos. 1. Una composición de recubrimiento en polvo que comprende componentes, que comprenden: una resina epoxi sólida reticulable; partículas de caucho con núcleo y cubierta en una cantidad no mayor que 10 % en peso, con base en el peso total de la composición de recubrimiento; un agente de curado; y un material de relleno en una cantidad de al menos 25 % en peso, con base en el peso total de la composición de recubrimiento; en donde los componentes se seleccionan y se usan en cantidades para proporcionar un recubrimiento curado sin reducir la densidad o, si existe una reducción en la densidad, esta no es mayor que 15 %, con respecto a la densidad teórica de la composición de recubrimiento. 2. La composición de recubrimiento en polvo de la modalidad 1, en donde los componentes se seleccionan y usan en cantidades para proporcionar un recubrimiento curado con una densidad reducida en no más de 10 % con respecto a la densidad teórica de la composición de recubrimiento. 3. La composición de recubrimiento en polvo de las modalidades 1 o 2, en donde la resina epoxi sólida reticulable comprende una resina epoxi que tiene un peso equivalente de epóxido mayor que 700. 4. La composición de recubrimiento en polvo de cualquiera de las modalidades 1 a 3, en donde el material de relleno está presente en una cantidad de al menos 35 % en peso, con base en el peso total de la composición de recubrimiento. 5. La composición de recubrimiento en polvo de la modalidad 4, en donde el material de relleno está presente en una cantidad de al menos 45 % en peso, con base en el peso total de la composición de recubrimiento. 6. La composición de recubrimiento en polvo de cualquiera de las modalidades 1 a 5, en donde el material de relleno está presente en una cantidad no mayor que 65 % en peso, con base en el peso total de la composición de recubrimiento. 7. La composición de recubrimiento en polvo de cualquiera de las modalidades 1 a 6, en donde el material de relleno comprende un relleno inorgánico no metálico. 8. La composición de recubrimiento en polvo de cualquiera de las modalidades 1 a 7, en donde las partículas de caucho con núcleo y cubierta comprenden nanopartículas de caucho con núcleo y cubierta. 9. La composición de recubrimiento en polvo de las modalidades 1 a 8, en donde las partículas de caucho con núcleo y cubierta comprenden un núcleo reticulado de caucho y una cubierta que comprende un polímero termoplástico injertado en el núcleo reticulado de caucho. 10. La composición de recubrimiento en polvo de la modalidad 9, en donde el polímero de la cubierta tiene una temperatura de transición vitrea de al menos 50 °C, y el núcleo de caucho tiene una temperatura de transición vitrea no mayor que -20 °C. 11. La composición de recubrimiento en polvo de las modalidades 9 o 10, en donde el núcleo reticulado de caucho comprende un caucho que contiene acrilato, un caucho que contiene estireno, un caucho que contiene dieno, un caucho que contiene silicona, copolímeros o combinaciones de estos. 12. La composición de recubrimiento en polvo de cualquiera de las modalidades 9 a 11, en donde el polímero de recubrimiento se selecciona del grupo que consiste en una resina epoxi, un homopolímero de acrilato, un copolímero de acrilato, un homopolímero de estireno y un copolímero de estireno. 13. La composición de recubrimiento en polvo de la modalidad 12, en donde las partículas de caucho con núcleo y cubierta comprenden un núcleo reticulado de caucho que contiene polibutadieno con una cubierta de homopolímero de acrilato injertado. 14. La composición de recubrimiento en polvo de cualquiera de las modalidades 1 a 13, que forma un recubrimiento no poroso cuando se aplica a un sustrato y se cura . 15. Una composición de recubrimiento en polvo que comprende componentes, que comprenden: una resina epoxi sólida reticulable que tiene un peso equivalente de epóxido mayor que 700; partículas de caucho con núcleo y cubierta que contienen dieno en una cantidad no mayor que 10 % en peso, con base en el peso total de la composición de recubrimiento; un agente de curado; y un material de relleno que comprende un relleno inorgánico y no metálico en una cantidad de al menos 25 % en peso, con base en el peso total de la composición de recubrimiento; en donde la composición de recubrimiento en polvo forma una capa no porosa cuando se aplica a un sustrato y se cura. 16. Un recubrimiento curado que comprende un producto de reacción de una composición de recubrimiento en polvo de cualquiera de las modalidades 1 a 15. 17. Un artículo que comprende: un sustrato que tiene una superficie exterior; y un recubrimiento curado aplicado sobre al menos una porción de la superficie exterior; en donde el recubrimiento curado se prepara mediante el curado de una composición de recubrimiento en polvo de cualquiera de las modalidades 1 a 15. 18. Un método para proteger un artículo; el método comprende: recubrir el artículo con una composición de recubrimiento en polvo que comprende componentes que comprenden: una resina epoxi sólida reticulable; partículas de caucho con núcleo y cubierta en una cantidad no mayor que 10 % en peso, con base en el peso total de la composición de recubrimiento; un agente de curado; y un material de relleno; en donde los componentes se seleccionan y se usan en cantidades para proporcionar un recubrimiento curado sin reducir la densidad o, si existe una reducción en la densidad, esta no es mayor que 15 %, con respecto a la densidad teórica de la composición de recubrimiento; y curar la composición mientras se aplica al artículo. 19. El método de la modalidad 18, en donde la resina epoxi sólida reticulable comprende una resina epoxi que tiene un peso equivalente de epóxido mayor que 700. 20. Un artículo preparado mediante el método de las modalidades 18 o 19. 21. Un artículo que comprende: un sustrato que tiene una superficie exterior; y un recubrimiento curado aplicado sobre al menos una porción de la superficie exterior; en donde el recubrimiento curado comprende: una resina epoxi reticulada; partículas de caucho con núcleo y cubierta incorporadas en la resina epoxi reticulada, en donde las partículas de caucho con núcleo y cubierta están presentes en una cantidad no mayor que 10 % en peso, con base en el peso total del recubrimiento; y un material de relleno incorporado en la resina epoxi reticulada, en donde el material de relleno está presente en una cantidad de al menos 25 % en peso, con base en el peso total del recubrimiento; y en donde el recubrimiento curado muestra al menos 3.0 grados por diámetro de tubería, según la Prueba de flexibilidad CSA Z245.20-02-12.11 a -30 °C. 22. El artículo de la modalidad 21, en donde el recubrimiento curado es la capa más externa de un sistema de recubrimiento de capa doble. 23. El artículo de las modalidades 21 o 22, en donde la superficie del sustrato comprende acero. 24. El artículo de cualquiera de las modalidades 21 a 23, en donde el recubrimiento curado se aplica directamente sobre la superficie de acero.

EJEMPLOS Se elaboraron y curaron muestras de resina epoxi flexible en polvo con recubrimientos de caucho de núcleo y cubierta. Las composiciones curadas se caracterizaron mediante los procedimientos de prueba siguientes para establecer la medición de la temperatura de transición vitrea (Tg), la flexibilidad, la resistencia a la abrasión severa, la resistencia al impacto, el análisis del punto de gel y la medición de la dureza.

Métodos de ensayo Temperatura de transición vitrea (Tg) Para medir la temperatura de transición vitrea (Tg) de los recubrimientos se usó la calorimetría diferencial de barrido. La prueba de DSC se realizó con un analizador térmico TA2920 (obtenido de TA Instruments, New Castle, Delaware). La prueba se realizó de acuerdo con CSA Z245.20-10 sección 12.7.

Flexibilidad La prueba de flexibilidad se realizó de acuerdo con CSA Z245.20-10 sección 12.11. Específicamente, las barras de ensayo se colocaron en un equipo congelador a -30 °C durante un mínimo de una hora. Después, las barras de prueba se doblaron mediante un mandril especificado para obtener el grado deseado por diámetro de tubo (°/PD). Se usaron tamaños diferentes de mandril para dar una estimación del punto de ruptura. El mayor grado por diámetro de tubo que pasó la prueba se confirmó mediante la repetición de la prueba con tres muestras a esa relación °/PD. No se tomaron en cuenta las grietas en los 12.7 mm superiores (0.5 pulgadas) del recubrimiento.

Resistencia a la abrasión severa La resistencia a la abrasión severa del sistema de recubrimiento se midió tras colocar una muestra recubierta sobre una plataforma que se movía a una velocidad de tres metros por minuto (3 m/min). La prueba se realizó de acuerdo con CSA Z245.20-10 sección 12.15. Se aplicó una fuerza normal al recubrimiento mediante una aguja y la carga de pesas en la máquina. La prueba se realizó a valores de carga crecientes hasta que la muestra se fracturó. La fractura se registró cuando la profundidad de la abrasión severa excedió el grosor del recubrimiento y la abrasión severa penetraba hasta el metal desnudo. Las pruebas de abrasión severa se realizaron a 23 °C mediante el uso de una broca blanco lisa SL-1 (obtenida de Fullerton Tool Company Inc., Saginaw, MI, parte núm. ZB574892).

Resistencia al impacto La prueba de impacto se realizó de acuerdo con ASTM G14. Este método de prueba determina la energía requerida para romper recubrimientos de tubería en condiciones de impacto especificadas, sujetas a una pesa descendente. El radio de la superficie de impacto de diámetro especificado, TUP, que se usó fue de 15.8 mm (0.62 pulgadas). La carga usada de la pesa descendente fue de 2 kilogramos (kg). La prueba se realizó a temperatura ambiente y a -30 °C.

Análisis del punto de gel El punto de gel se midió a 204 °C y 232 °C mediante una herramienta de estirado descendente en una placa calibrada caliente. La prueba se realizó de acuerdo con CSA Z245.20-10 sección 12.2.

Medición de la dureza Para realizar la medición de la dureza se usó un durómetro Shore de Tipo D, de Shore Instrument Manufacturing Inc., a temperatura ambiente. La prueba se realizó de acuerdo con ASTM D2240.

Preparación de la muestra La Tabla 1 resume los materiales usados para preparar las muestras de resina epoxi flexible en polvo con recubrimientos de caucho de núcleo y cubierta.

Tabla 1 Preparación de las muestras para las pruebas Se prepararon muestras de dos capas mediante recubrimiento sobre acero laminado en caliente con dimensiones de 25 x 200 x 9.7 mm (1 x 8 x 3/8 pulgadas) . Las muestras de acero se lavaron por disolvente con metiletilcetona (de acuerdo con SSPC-SP1) seguido de un enjuague con isopropanol. La superficie de acero seca se sometió a granallado hasta un acabado casi blanco de acuerdo con NACE núra.2/SSPC-SP10 1508501 -5A2.5. Las muestras de acero se precalentaron en un horno a 249 °C durante aproximadamente una hora. Las muestras de acero se sumergieron en 3M SCOTCHKOTE SK6233 8G, un recubrimiento epoxi termorrígido en polvo de un solo componente y curable por calor de 3M, St. Paul, MN, durante un periodo de tiempo adecuado para dar un grosor de recubrimiento de aproximadamente 0.38 mm (15 milésimas de pulgada) . Después, las muestras de acero se sumergieron en una de las formulaciones de capa superior de lecho fluidizado (descritas en la Tabla 2) durante un periodo de tiempo adecuado para dar un grosor total de recubrimiento de 0.76 mm (30 milésimas de pulgada) . Las muestras recubiertas se colocaron en un horno final a 249 °C durante dos minutos. Después, las muestras recubiertas se enfriaron con aire durante un minuto. Después , las muestras recubiertas se templaron en un baño de agua durante dos minutos .

Ejemplo preparativo 1 Preparación de partículas de caucho de núcleo y cubierta PARALO ID 2691A en resina epoxi sólida En un mezclador Lancaster K-Lab, se mezcló 1040.7 gramos de DER664UE con 270 gramos de 2691A PARALOID seco a 3000 rpm durante un minuto. Después de la premezcla, el polvo se mezcló en estado fundido mediante un extrusor de doble tornillo Donghui -SLJ-30D de 30 mm a una tasa de producción de 150 gramos por minuto. El producto extrudido se envió a través de un rodillo de enfriamiento y, posteriormente, la película se trituró hasta formar escamas. El material obtenido se denominó mezcla madre PARALOID 2691A al 20.6 %. Ejemplo preparativo 2 Preparación de partículas de caucho de núcleo y cubierta Kaneka MX-257 en resina epoxi sólida Un matraz de resina de 51 equipado con un agitador mecánico superior, entrada de nitrógeno, salida de vacío y sonda de temperatura se cargó con 1225 gramos de DER-343M (Dow Chemical, Midland, MI), 856 gramos de bisfenol-A (Momentive/Hexion Chemical, Columbus, OH), 1419 gramos de MX-257 (Kaneka Corporation, Pasadena, TX) y 0.87 gramos de yoduro de etil trif enilfosf onio (Deepwater Chemicals, Woodward, OK) . El lote se calentó a 150 °C con agitación bajo nitrógeno. Cuando la temperatura alcanzó 150 °C, se aplicó un vacío hasta aproximadamente 2.7 kPa (20 mm Hg) . La reacción exotérmica progresó hasta una temperatura máxima de 218 °C. El lote se dejó enfriar espontáneamente hasta 180 °C, donde se mantuvo durante aproximadamente una hora con agitación y bajo vacío. El vacío se eliminó con la introducción de nitrógeno gaseoso, la agitación se detuvo y el lote se drenó sobre una bandeja de aluminio. Después de enfriar hasta temperatura ambiente, el material se recolectó y se trituró hasta formar un polvo de grano grueso. El material obtenido se denominó mezcla madre MX-257 al 15 % en peso.

Ejemplo preparativo 3 Preparación de partículas de caucho de núcleo y cubierta PARALOID 21104XP en resina epoxi sólida Un matraz de resina de 2 1 equipado con un agitador mecánico superior, entrada de nitrógeno, salida de vacío y sonda de temperatura se cargó con 456 gramos de DER-343M (Dow Chemical, Freeport, TX), 181 gramos de bisfenol-A (Momentive/Hexion Chemical, Columbus, OH), 113 gramos de PARALOID 21104XP (Dow Chemical, Midland, MI) y 0.19 gramos de yoduro de etil trifenilf osfonio (Deepwater Chemicals, Woodward, OK) . El lote se purgó con nitrógeno mediante el uso de tres ciclos de vacío-purga. Después, el lote se calentó hasta 150 °C con agitación bajo nitrógeno. Cuando la temperatura alcanzó 150 °C, se aplicó un vacío hasta aproximadamente 2.7 kPa (20 mm Hg) . La reacción exotérmica progresó hasta una temperatura máxima de 206 °C con la adición de 0.1 gramos adicionales de yoduro de etil trif enilfosfonio . El lote se dejó enfriar espontáneamente hasta 180 °C, donde se mantuvo durante aproximadamente una hora con agitación y bajo vacío. El vacío se eliminó con la introducción de nitrógeno gaseoso, la agitación se detuvo y el lote se drenó sobre una bandeja de aluminio. Después de enfriar hasta temperatura ambiente, el material se recolectó y se trituró hasta formar un polvo de grano grueso. El material obtenido se denominó mezcla madre PARALOID 21104XP al 15 % en peso.

Ejemplos 4-9 y ejemplo comparativo 1 Todas las muestras se prepararon mediante un proceso de mezcla y extrusión. Se preparó una muestra del recubrimiento mediante doblado en seco de las materias primas en un Thermo Prism núm . de modelo B21R 9054 STR/2041, disponible de Haake, a 4000 rpm . Después de la premezcla, las muestras se mezclaron en estado fundido mediante un extrusor de doble tornillo co-rotatorio de 304.8 milímetros (mm) (12 pulgadas) (de Baker Perkins, núm . de modelo MP-2019 15:1) con 17-90 bloques y 2-60 bloques a un intervalo de productividad de aproximadamente 50-60 gramos/minuto . Después, el material extrudido se trituró y se clasificó mediante un triturador comercial. El tamaño promedio de partícula del polvo obtenido fue de 65 mm ± 10 pm.

En la Tabla 2 se muestra un resumen de las formulaciones de muestra y en la Tabla 3 se encuentran los resultados de las pruebas de las muestras.

Tabla 3 Ejemplo Tiempo de Tiempo de Mayor Shore Resistencia Abrasión Tg punto lifi ió lifi ió fl ibilid d l i t di E6 11 7 6.3 87.0 11 70.0 113 E7 9 6 4.6 88.0 11 70.0 112 E8 13 7 6.3 87.7 8 70.0 110 E9 13 8 4.6 86.3 9 70.0 111 CE1 14 7 2.4 84 11 70.0 111 15 Las descripciones completas de las patentes, documentos de patente y publicaciones citadas en la presente descripción se incorporan en su totalidad como referencia, como si cada una se incorporara individualmente. Para los expertos en la materia serán evidentes diversas modificaciones y alteraciones a la presente descripción, sin desviarse del alcance y espíritu de esta descripción. Debe entenderse que la presente descripción no pretende limitarse indebidamente a las modalidades ilustrativas y los ejemplos expuestos en la presente descripción, y que esos ejemplos y modalidades se presentan, únicamente, con carácter ilustrativo, por lo que el alcance de la descripción está limitado, únicamente, por las reivindicaciones que se indican en la presente descripción de la manera siguiente.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (10)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Una composición de recubrimiento en polvo caracterizada porque comprende componentes que comprenden: una resina epoxi sólida reticulable; partículas de caucho con núcleo y cubierta en una cantidad no mayor que 10 % en peso, con base en el peso total de la composición de recubrimiento; un agente de curado; y un material de relleno en una cantidad de al menos 25 % en peso, con base en el peso total de la composición de recubrimiento; en donde los componentes se seleccionan y se usan en cantidades para proporcionar un recubrimiento curado sin reducir la densidad o, si existe una reducción en la densidad, esta no es mayor que 15 %, con respecto a la densidad teórica de la composición de recubrimiento.

2. La composición de recubrimiento en polvo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque los componentes se seleccionan y usan en cantidades para proporcionar un recubrimiento curado con una densidad reducida en no más de 10 % con respecto a la densidad teórica de la composición de recubrimiento.

3. La composición de recubrimiento en polvo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque la resina epoxi sólida reticulable comprende una resina epoxi que tiene un peso equivalente de epóxido mayor que 700.

4. La composición de recubrimiento en polvo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el material de relleno está presente en una cantidad de al menos 35 % en peso, con base en el peso total de la composición de recubrimiento.

5. La composición de recubrimiento en polvo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el material de relleno comprende un relleno inorgánico no metálico.

6. La composición de recubrimiento en polvo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las partículas de caucho con núcleo y cubierta comprenden nanopartículas de caucho con núcleo y cubierta.

7. La composición de recubrimiento en polvo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las partículas de caucho con núcleo y cubierta comprenden un núcleo reticulado de caucho y una cubierta que comprende un polímero termoplástico injertado en el núcleo reticulado de caucho en donde el polímero de la cubierta tiene una temperatura de transición vitrea de al menos 50 °C y el núcleo de caucho tiene una temperatura de transición vitrea no mayor que -20 °C.

8. La composición de recubrimiento en polvo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque forma un recubrimiento no poroso cuando se aplica a un sustrato y se cura.

9. Un artículo caracterizado porque comprende: un sustrato que tiene una superficie exterior; y un recubrimiento curado aplicado sobre al menos una porción de la superficie exterior; en donde el recubrimiento curado se prepara mediante el curado de una composición de recubrimiento en polvo de conformidad con la reivindicación 1.

10. Un método para proteger un artículo, caracterizado porque comprende: recubrir el artículo con una composición de recubrimiento en polvo que comprende componentes que comprenden: una resina epoxi sólida reticulable; partículas de caucho con núcleo y cubierta en una cantidad no mayor que 10 % en peso, con base en el peso total de la composición de recubrimiento; un agente de curado; y un material de relleno; en donde los componentes se seleccionan y se usan en cantidades para proporcionar un recubrimiento curado sin reducir la densidad o, si existe una reducción en la densidad, esta no es mayor que 15 %, con respecto a la densidad teórica de la composición de recubrimiento; y curar la composición mientras se aplica al artículo.