NO149270B - Fremgangsmaate for belegning av metallroer og emtallbeholdere - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører fremgangsmåte for belegning av rør

og beholdere, fortrinnsvis store rør, av metall, hvorved rørene og beholderne belegges med en lakk på basis av høyreaktive,

herdbare epoksyharpikser som gir toksikologisk sett ufarlige,

varme-og kjemikaliebestandige, elektrisk isolerende belegg.

Det er kjent å forsyne rør, spesielt store rør av metall,

med et ytterbelegg av bitumen eller høytrykkspolyetylen. Da høytrykkspolyetylen er svært mykt, er det ikke mulig å oppnå

noen god beskyttelse mot mekanisk påkjenning, særlig slag, støt og avgnidning. Enda mer kritisk forholder bitumenbelegg seg i denne henseende. En beskadigelse av belegget kan bevirke opp-

treden av korrosjon på metallet, og korrosjonen kan gjøre de store rør ubrukbare av sikkerhetsgrunner for transport av jord-

gass, mineralolje, petrokjemiske produkter, varmt vann, avvann, gassformige eller flytende kjemiske substanser osv.

Videre er det kjent å belegge rør med et sjikt av en herd-

bar harpiks, f.eks. en blanding av epoksyharpiks og tjærebek som det innleires grove, granulerte fyllstoffer i. Det er også beskrevet en fremgangsmåte for flergangsbelegning av rør hvorved et forhåndsoppvarmet rør som roterer om lengdeaksen, forsynes med en flytende, varmeherdbar belegningsblanding og deretter herdes i en separat herdeprosess.

Videre er det kjent å anvende pulverformige, herdbare epoksyharpiksmasser hvilke som herdekomponenter inneholder aromatiske aminer, syreanhydrider, dicyandiamid eller modifi-

serte dicyandiamider, dvs. dicyandiamider som er aktivert ved hjelp av små mengder av akseleratorer. Disse såkalte akselera-

torer, som har innflytelse på herdehastigheten til herderne,

er f.eks. blandinger av karboksylater av elementene bly, jern,

kobolt, mangan, sink eller tinn med karboksylsyrer respektive deres anhydrider eller adukter av epoksyharpikser med imidasol-derivater, f.eks. 2-metyl-4-etyl-imidazol.

Slike epoksyharpiksmasser har imidlertid den ulempe at de

ikke er varmebestandige, og beskadigelser av epoksysjiktet fører til innvirkning av varm alkalilut eller varmt vann, respektive varm damp, som fører til klebetap på grenseflaten stål/epoksy-

harpiks som følge av inntrengning under sjiktet. Denne ømfint-

lighet overfor alkalier er blant annet av betydning ved byg-ningsarbeider, hvor det alltid er alkalisk reagerende materi-

aler, f.eks. kalk og sement, tilstede.

Et belegg inneholder dessuten ofte porer, dvs. mikrohulrom, som strekker seg like til det metalliske underlag. Slike porer danner seg eksempelvis ved opptreden av de fleste gassformige produkter når fukteprosessen ikke forløper upåklagelig. Disse mikrohulrom er ofte årsak til en såkalt punktkorrosjon i metallveggene. De nevnte ulemper kan spesielt ved belegning av store rør ikke aksepteres, da de fører tilskader som opptrer senere og som er uakseptable av økonomiske og tekniske grunner. Dersom epoksyharpiksmassene inneholder aromatiske aminer som herdere eller blyholdige forbindelser som akseleratorer, er de dessuten betenkelige av toksikologiske grunner.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen angår belegning av store rør med innvendig diameter minst 100 mm og beholdere med herdede epoksyharpiksmasser, hvorved belegget er et herdet overtrekk som består av

A) en fast epoksyharpiks på basis av 4,4'-difenylolpropan og/eller 4,4,<1->difenylolmetan og epiklorhydrin, B) 1-12, fortrinnsvis 3-9, vekt% regnet på epoksyharpiks mengden, av en forbindelse med .formlene (I)eller(II)

hvor R trer istedenfor et av H-atomene og betyr alkyl med 1-6 C-atomer, en aromatisk hydrokarbonrest med 6-10 C-atomer eller benzyl,

C) strømningsmidler,

D) tiksotropimidler og

E) eventuelt pigmenter.

Det karakteristiske ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at gjenstander med allerede renset overflate oppvarmes til en temperatur som ligger over smeltepunktet for harpiksene, og som er tilstrekkelig for herding av epoksyharpiksene, harpiksene påføres på den varme overflate i form av pulverformige lakker ved hjelp av den elektrostatiske sprøyteprosess, smeltes til en jevn film og herdes umiddelbart uten ytterligere arbeidsoperasjoner til en film med sjikttykkelse 150-2000 ym. Varmekapasiteten til den oppvarmede gjenstand er da tilstrekkkelig til å tverrbinde dé høyreaktive epoksyharpiksmasser i løpet av kort tid, f.eks. i løpet av mindre enn ett minutt, uten ytterligere varmetilførsel. Under påførings- og herdeprosessen av filmen akttas overraskende, til tross for den høye temperatur i underlaget, ingen oppsprekking av de organiske komponenter i lakken, slik at det verken inntreffer noen misfarvning av belegget eller noen forringelse av egenskapene.

Som tverrbindingskomponenter anvendes fortrinnsvis aryl-substituerte imidazoliner (formel II), da basisiteten til disse forbindelser ved de høye innbrenningstemperaturer for herdingen er tilstrekkelig og dessuten forbedres lagringsstabiliteten for de pulverformige lakker som følge av disse forbindelsers lave spaltbarhet. Andelen av forbindelsene skal som nevnt ikke overskride 12 vekt% av epoksyharpiksmengden. I detalj skal følgende hydrokarbonrester i formlene (I) og (II) som rest R nevnes eksempelvis: metyl, etyl, propyl, butyl og heksyl, deres isomerer så som isopropyl, isobutyl, tert.-butyl, såvel som fenyl, benzyl og de forskjellige toluyler. Substituentene be-finner seg fortrinnsvis i 2-stilling, hvorved 2-fenyl-2-imida-zolin anvendes spesielt som forbindelse i henhold til formel (II). De foreliggende forbindelser har i forhold til det som tverrbindingskomponent hyppig anvendte dicyandiamid den vesent-lige fordel at de har større bestandighet, da dicyandiamid smelter ved 211°C under spaltning. Derved går dets egenskaper som herder delvis eller helt tapt, slik at en anvendelse ved innbrenningstemperaturer på 250-330°C, som anvendes ved belegning av rør og beholdere, er ufordelaktig.

Til forbedring av de mekaniske egenskaper er det av og til hensiktsmessig å anvende blandinger av epoksyharpikser med for-skjellig epoksyekvivalentvekt. Andelen av harpikser med en epoksyekvivalentvekt på 1500-2000 ligger da hensiktsmessig over 5 og ikke over 2 0 vekt%, for at strømningsegenskapene ikke skal influeres negativt.

Fremstillingen av de anvendte epoksyharpiksmassene foretas fra komponentene i finfordelt tilstand, f.eks. i en for duro-plastiske masser egnet ekstruder, på den måte at det ved siden av en vesentlig forbedring av homogeniteten til blandingene i utgangsmaterialene inntrer minst en delvis addisjon, f.eks. av imidazolinet, på epoksyharpiksen i den smelteflytende fase. Reaksjonen stoppes straks etter ekstruderingen, som f.eks. kan vare ett til to minutter, under anvendelse av en intens kjøling for å unngå ytterligere molekylvekst. Etter avkjølingen males epoksyharpiksmassen til en maksimal kornstørrelse på 60-100 ym.

Belegget kan være farveløst eller være farvet med farve-stoffer, f.eks. slike som er vanlige for belegning av metallrør. For dette formål anvendes fortrinnsvis-blyfrie, høytemperatur-bestandige pigmenter i lav konsentrasjon, f.eks. titandioksyd, kromoksydgrønt og andre, som er bestandige mot vann, syrer, alkalier, jord, kalk, sement osv. Deres konsentrasjon utgjør f.eks. opp til 40, fortrinnsvis opp til 20 vekt%, av hele blandingen og velges slik at de mekaniske egenskaper influeres bare i liten utstrekning. Til økning av viskositeten av de smeltede pulverformige lakker på overflaten av underlagene og dermed for oppnåelse av en jevn film tilsettes lakkblandingen hensiktsmessig finfordelt kieselsyre, f.eks. i mengder på 1-5, fortrinnsvis 2-3, vekt% regnet på massen. Derimot er anvendelse av fyllstoffer ikke ønsket.

Pigmentinnhold på over 40 vekt% av hele blandingen må unngås, da for høye pigmentinnhold bevirker dårligere bestan- . dighet av de pulverformige lakker, pigmentene fuktes da ikke lenger tilstrekkelig, og homogeniteten til beleggene blir dårligere.

Strømningsmidlene bevirker forbedring av strømningsegen-skapene og samtidig bedre fukting av underlaget og av eventuelt tilstedeværende pigmenter. De anvendes f.eks. i en mengde av opp til 5, fortrinnsvis 3-3,75 vekt%, regnet på harpiksen. Egnede stoffer er f.eks. polyvinylbutyral, silikonoljer eller -harpikser og et strømningsmiddelkonsentrat som består av en epoksyharpiks og en polyakrylsyreester, f.eks. den som går under handelsbetegnelsen "MODAFLOW".

Belegningen av rør og beholdere foretas vanligvis av økonomiske grunner hovedsakelig på ytterflåtene. Det er imidlertid også mulig å belegge såvel innerflatene alene som både ytter-og innerflatene. Derved åpner det seg et ytterligere anvendel-sesområde for de belagte underlag, da det ved innerbelegninger bare er holdbarheten av belegget som er av betydning og beskad-t igelser ved støt eller slag inntreffer bare sjelden. Det er da også fordelaktig med den høye varmebelastbarhet til de foreliggende belegg, som f.eks. er bestandige opp til 130°C eller 140°C.

Oppfinnelsen er fortrinnsvis rettet på belegning av store rør. Med dette mener man rør med innvendig diameter fra 100 mm, i praksis oftest mellom 300 og 1600 mm. De anvendes for transport av petrokjemiske produkter, gassformige såvel som flytende substanser og stoffer ved varierende temperaturer - over jorden, under jorden eller i vassdrag - og fremstilles av forskjellige metaller, men spesielt av jern og dets lege-ringer.

Prøvestykker som er belagt i henhold til oppfinnelsen, oppviser ved tester fremragende verdier som er sammenfattet i den etterfølgende tabell. De anvendte prøvestykker bestod av rørkutt, respektive stålplater med dimensjonene 300x100x10 mm, hvorved påføringen av de pulverformige lakker foregikk i henhold til praksis, idet prøvestykkene først ble forhåndsbehand-let med stålkorn "STS 20" til avrustningsgrad 1 i henhold til DIN 18364. Deretter ble de oppvarmet med gassbrennere så sterkt at de før påføring av den pulverformige lakk over hele flaten hadde en temperatur på 29 0 ±10°C hvoretter lakken ble påført elektrostatisk og herdet.

Følgende tester ble utført, hvorved testene A) til D) om-fattet like prøvelegemer som var forsynt med gittersnitt.

A) Lagring i InNaOH- løsning ved 50°C

Prøvelegemer av stålplater med dimensjonene 300x100x10 mm med et 3 00 ym tykt belegg av epoksyharpiksmassen i henhold til eksempel 1 ble beskadiget ved hjélp av gittersnittmetoden i henhold til DIN 53151. De ved gittersnittmetoden opptredende snittkanter lakkes ikke. Deretter lagres prøvelegemene 6 måneder i en ln NaOH-løsning ved 50°C. Deretter testes klebetapet ved grenseflaten stål/belegg (vurdering i henhold til DIN 53151).

B) Koketest i destillert vann

Testen utføres som vekselkoketest over 10 cykler. En cyklus omfatter 20 timers koking ved koketemperatur og 4 timers lagring ved romtemperatur. Det testes på blære-dannelse (vurdering i henhold til DIN 53209) <p>g klebetap ved grenseflaten stål/belegg .(vurdering i henhold til DIN. 53151)..

C) Koketest med springvann

Istedenfor det destillerte vann anvendes springvann med

med pH-verdi 6,9, karbonathårdhet 13,7°dH og permanent-

hårdhet 10,9°dH.

D) Bøyetest i tilknytning til DIN 53152, og DIN 1605

Det anvendes bøyedorer med 20, 30 og 40 mm diameter.

Testene utføres ved -r 5, +23, +50 og +130°C. Ved en ytter-

ligere test undersøkes ubeskadigede prøvebelegg.

E) Porefrihet i henhold til DIN 30670

Prøvelegemene avsøkes med en elektrode som leverer en test-spenning på 5 kV + 5 kV pr. mm sjikttykkelse. Porefriheten bedømmes på den belagte flate, ikke på snittkanten.

F) S lagfasthet i henhold til DIN 30670 ( avsnitt 3, 2, 1 og 5, 6)

Slagarbeidet skal ved en sjikttykkelse på 300 ym utgjøre

3 Nm.

I de følgende eksempler betyr d vektdeler.

Eksempler

1) Fremstilling og forarbeidelse av den pulverformige lakk.

73,Od av en grovmalt epoksyharpiks (maksimal kornstør-

relse ca. 1 mm) av 4,4'-difenylolpropan og epiklorhydrin (myk-ningspunkt etter Durrans 93 - 104°C, epoksyekvivalentvekt: 875

- 1000, viskositet: 430 - 630 cP i 40%ig løsning (målt i ety-lenglykoldibutyleter .ved 25°C), 3,Od strømningsmiddelkonsen-

trat, bestående av den forannevnte epoksyharpiks og et polyak-

rylat ("MODAFLOW"), i vektforholdet 9:1, 4,Od 2-fenyl-2-imida-

zolin (smeltepunkt 101-103°C bestemt ved kapilarmetoden), 13,0

d titandioksyd "Kronos" RN 57 P, 5,Od kromoksyd "GX" og 2,Od høydispers kieselsyre blandes i en lukket, hurtigroterende mik-

ser først 1 minutt ved 800 opm (omdreininger pr. minutt), deretter 1 minutt ved 1600 opm og til slutt 30 sekunder ved 800

opm (stadig under samtidig avkjøling av mikseren med vann).

Blandingen plastifiseres i en "Buss-Ko-Kneter PR 46"

under følgende betingelser og homogeniseres. Skruetemperatur:

100°C; hus-midtdel-temperatur: 105°C; hus-utløpsdel-temperatur:

105°C; dysetemperatur: 100°C; temperatur i den smeltede homogeniserte blanding: 110°C; doserskruedreietall: 18 opm; kna-! skrue-dreietall: 6 2 opm. Den smeltede homogeniserte epoksyharpiksmasse valses flatt på to motsatt roterende valser som er fylt med kjølesåle, hvorved de avkjøles intenst og deretter føres over et avtrekksbånd til et vannavkjølt stålbånd hvor det blåses ekstra kaldluft i motstrøm på epoksyharpiksmassen. Den avkjølte epoksyharpiksmasse grovmales på kjent måte, f.eks. i en knivmølle (maksimal kornstørrelse 4-5 mm). Deretter foretas finmaling i en siktemølle under samtidig sikting. De maksi-male kornstørrelser for den pulverformige lakk ligger mellom 60 og 100 ym.

Ved hjelp av stjerneformig anordnede ring- eller rekke-brennere oppvarmes store rør under fremskyvning og rotasjon inntil de oppviser en temperatur på 290° ±10°C over hele rør-lengden. Den påfølgende elektrostatiske påføring av pulverlak-ken til en sjikttykkelse på 300 ym foregår etter vanlige meto-der. Varmekapasiteten til de oppvarmede store rør er fullsten-dig tilstrekkelig til å bevirke den kjemiske fukting, slik at de i tabellen oppførte filmegenskaper oppstår. 2) og 3) Fremstilling og forarbeidelse av den pulverformige lakk foregår i henhold til eksempel 1. Forholdene epoksyharpiks: 2-fenyl-2-imidazolin er 74d : 3d resp. 71d: 6d. I begge tilfeller fåes like gode testverdier som i henhold til eksempel 1. 4) Fremstilling og forarbeidelse av den pulverformige lakk foregår i henhold til eksempel 1, men under anvendelse av en blanding av 90 vekt% av epoksyharpiksen i henhold til eksempel 1 og 10 vekt% av en epoksyharpiks med epoksyekvivalentvekt på 1500-2000. Vektforholdet mellom epoksyharpiksene og 2-fenyl-2-imidazolin er 73,4:3,6. Det oppnådde belegg oppviser gode verdier og upåklagelig strømning. 5) Fremstilling og forarbeidelse av den pulverformige lakk foregår i henhold til eksempel 1. Forholdet epoksyharpiks : 2-fenyl-2-imidazolin tilsvarer 71d ; 6d, hvorved det gis avkall på enhver pigmentering, men kieselsyreandelen forhøyes fra 2 til 3 vekt%. Det oppnås belegg som utmerker seg ved over-ordentlig høy slagseighet.

Sammenligning 1)

Fremstilling og forarbeidelse av den pulverformige lakk foregår i henhold til eksempel 1., men det anvendes 61d epoksyharpiks og istedenfor 2-fenyl-2-imidazolin 16d av en 2-acetylglycerol som i 1,3-stilling er forestret med et mol trimelitsyreanhydrid på hvert sted.

Sammenligning 2)

Istedenfor 2-fenyl-2-imidazolinet i eksempel 1 anvendes et modifisert dicyandiamid, bestående av 85d dicyandiamid, 9,5d 2-etyl-4-metyl-imidazol og 5,5d av en epoksyharpiks på basis av bisfenol A med et epoksytall på 190.

De oppnådde verdier fra begge sammenligningseksemp-ler er oppført i tabellen.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for belegning av store rør med innvendig diameter minst 100 mm og beholdere med herdede epoksyharpiksmasser, hvorved belegget er et herdet overtrekk som består av A) en fast epoksyharpiks på basis av 4,4'-difenylolpropan og/eller 4,4'-difenylolmetan og epiklorhydrin, B) 1-12, fortrinnsvis 3-9, vekt% regnet på epoksyhar piksmengden, av en forbindelse med formlene (I)eller(II) hvor R trer istedenfor et av H-atomene og betyr alkyl med 1-6 C-atomer, en aromatisk hydrokarbonrest med 6-10 C-atomer eller benzyl, C) strømningsmidler, D) tiksotropimidler og E) eventuelt pigmenter, karakterisert ved at gjenstander med allerede renset overflate oppvarmes til en temperatur som ligger over smeltepunktet for harpiksene, og som er tilstrekkelig for herding av epoksyharpiksene, harpiksene påføres på den varme overflate i form av pulverformige lakker ved hjelp av den elektrostatiske sprøyteprosess, smeltes til en jevn film og. herdes umiddelbart uten ytterligere arbeidsoperasjoner til en film med sjikttykkelse 150-2000 pm.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at man oppvarmer til en temperatur av 250-330°C.