Спосіб захисту залізних або стальних матеріалів від корозії, ґрунтовка на водній основі та її застосування

1. Спосіб захисту залізних або стальних матеріалів від корозії, що включає ґрунтування ґрунтувальною композицією на водній основі, що містить: a) зв'язувальний засіб з одного або більше акрилових співполімерів, основаних на одному або більше акрилових мономерах і одному або більше хлорованих мономерах, b) інгібуючий корозію пігмент, c) один або більше додаткових пігментів і d) воду; і нанесення покриття з бітумінозного матеріалу, який відрізняється тим, що вміст інгібуючого корозію пігменту (b) становить 2-12 частин по масі, з розрахунку на 100 частин по масі зв'язувального засобу (а), з розрахунку на сухий матеріал. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що ґрунтувальна композиція на водній основі необов'язково містить e) загальноприйняті добавки і/або допоміжні активуючі добавки. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що названі додаткові пігменти (с) включають шаруваті пігменти. 4. Спосіб за одним з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що інгібуючий корозію пігмент (b) являє собою фосфатний пігмент. 5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що інгібуючий корозію фосфатний пігмент (b) являє собою трифосфат алюмінію. 6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що шаруваті пігменти (с) включають тальк і/або слюду. 2 (19) 1 3 Даний винахід стосується способу захисту залізних або стальних матеріалів. Далі, винахід стосується ґрунтовки, що використовується в способі, і застосуванню ґрунтовки перед нанесенням покриття з бітумінозного матеріалу. Рівень техніки Традиційний захист матеріалів від корозії, наприклад, трубопроводів, що використовуються як офшорні, так і оншорні, починається з ґрунтування шляхом нанесення ґрунтовки, з подальшим нанесенням покриття з гарячого бітумінозного матеріалу. Для утримання бітумінозного матеріалу на рідкий бітумінозний матеріал одночасно наноситься(сяться) один або більше шарів обгорткового матеріалу або ще однієї системи носія, такої як полімерне покриття. Призначення ґрунтовки полягає в забезпеченні адгезії як з металевою поверхнею трубопроводу, так і з бітумінозним покриттям. Також важливо, що вся захисна система загалом є непроникною в достатній мірі, щоб забезпечити високу стійкість проти катодного відшарування. Деякі загальновживані ґрунтовки складаються з хлорованого каучуку або вуглеводневого полімеру, пластифікатора і забарвлюючого матеріалу нарівні з розчинниками, необхідними для придання потрібної для нанесення ґрунтовки консистенції. Заявка WO 92/06141 представляє ґрунтовку, що включає поліхлоропрен, хлорований каучук, похідне фенолу з терпеновим фрагментом, силан і технічний вуглець, з ксилолом і метиленхлоридом як розчинниками. Ця ґрунтовка застосовувалася на практиці з ефективною адгезією до металевої поверхні і до емалевого покриття на бітумній основі. Однак застосування органічних розчинників веде до виділення летких органічних сполук (VOC). Таке виділення є шкідливим для навколишнього середовища, і згідно з Директивою 2001/42/СЕ Європейського Парламенту і Ради від 21 квітня 2004 року, ґрунтовки, основані на таких летких органічних розчинниках, в найближчому майбутньому будуть вилучатися із обігу. Європейський Стандарт EN 10300:2005 від Європейського Комітету по стандартизації (CEN): «Стальні труби і фітинги для оншорних і офшорних трубопроводів - Бітумінозні матеріали гарячого нанесення для зовнішнього покриття» згадує далі вищезазначені типи ґрунтовок, основаних на водних ґрунтовках з хлорованого каучуку або вуглеводневого полімеру, які основані на епоксидних смолах. Прикладами цього типу ґрунтовок є покривні композиції на основі водних дисперсій епоксидних смол, представлені в заявках WO 00/01780 і WO 00/04106. Хоч такі ґрунтовки на водній основі повинні виключати емісію летких органічних сполук (VOC), застосування епоксидних смол створює небезпеку для здоров'я оператора, що наносить такі ґрунтовки. Таким чином, хоч стандарт EN 10300:2005 дозволяє застосування епоксидних смол в ґрунтовках, все ще існує потреба в менш небезпечних ґрунтовках, які мали б водну основу. Відомо, що доданням інгібуючого корозію пігменту, такого як трифосфат алюмінію, до покрив 91894 4 них матеріалів на акриловій основі виходять покриття з антикорозійними властивостями. Для забезпечення антикорозійних властивостей кількість інгібуючого корозію пігменту в таких загальновживаних покривних матеріалах типово складає від 17 до 25 частин по вазі, з розрахунку на 100 частин по вазі акрилового зв'язувального засобу, вважаючи обидва компоненти сухим матеріалом. Хоч було показано, що такі покриття, що вживаються окремо або як ґрунтовки для багатьох варіантів застосування, виявляють задовільну антикорозійну дію, вони мають недостатні когезійні, адгезійні і/або антикорозійні характеристики при використанні як ґрунтовка, що наноситься, наприклад, на оншорні або офшорні трубопроводи, з подальшим нанесенням гарячого бітумінозного матеріалу. Згідно з цим мета даного винаходу полягає в представленні способу і ґрунтувальної композиції для захисту матеріалів від корозії в поєднанні з покриттям з бітумінозного матеріалу, які спосіб і ґрунтовка відповідають вимогам відносно антикорозійної дії, когезійної і адгезійної міцності і низького рівня або взагалі відсутності емісії летких органічних сполук (VOC). Короткий опис винаходу Відповідно цьому, даний винахід стосується способу захисту залізних або стальних матеріалів від корозії, який відрізняється ґрунтуванням ґрунтувальною композицією на водній основі, що містить а) зв'язувальний засіб з одного або більше акрилових співполімерів, основаних на одному або більше акрилових мономерах і одному або більше хлорованих мономерах, b) інгібуючий корозію пігмент, с) один або більше додаткових пігментів, d) необов'язкові загальновживані добавки і/або допоміжні активуючі добавки, і e) воду, і нанесенням покриття з бітумінозного матеріалу. Винахід також стосується зв'язувальної і антикорозійної ґрунтовки, яка відрізняється тим, що вона являє собою водну композицію, що містить а) зв'язувальний засіб з одного або більше акрилових співполімерів, основаних на одному або більше акрилових мономерах і одному або більше хлорованих мономерах, b) інгібуючий корозію пігмент, с) один або більше додаткових пігментів, d) необов'язкові загальновживані добавки і/або допоміжні активуючі добавки, і e) воду. У переважному варіанті здійснення вміст інгібуючого корозію пігменту (b) складає від 2 до 12 частин по вазі, більш переважно від 3 до 8 частин по вазі, з розрахунку на 100 частин по вазі зв'язувального засобу (а), вважаючи обидва компоненти сухим матеріалом. У подальшому переважному варіанті здійснення значна частина додаткових пігментів (с), тобто інших пігментів, не вважаючи інгібуючого корозію пігменту, включає шаруваті пігменти. Застосування шаруватих пігментів дає ґрунтовку з поліпшеними характеристиками адгезійної і когезійної міцності і також сприяє зниженню швидкості дифузії води через покриття. У принципі, як компонент b) застосовними є будь-які відомі інгібуючі корозію пігменти. Відповідними прикладами інгібуючих корозію пігментів є 5 91894 6 металофосфатні пігменти. Будь-які такі металоторговим найменуванням Haloflex®. Продукт фосфатні пігменти застосовні як інгібуючі корозію Haloflex® оснований на вінілхлориді і вініліденхлопігменти (b) за умови, що катіон металу не вплириді як головних жорсткому і м'якому мономерах і ває шкідливим чином на ефективність ґрунтовки. модифікований акрилатами. Необмежувальні приклади інгібуючих корозію пігАнтикорозійна покривна композиція, основана ментів, що розглядаються, являють собою трифона такому зв'язувальному засобі, включає відповісфат алюмінію, фосфат барію, фосфат цинку, фодну кількість пігментів. Такі пігменти можуть вклюсфосилікати і іонообмінні пігменти, в тому числі їх чати антикорозійні пігменти, такі як фосфати, і насуміші. повнювачі. Як згадано вище, кількість Прикладами придатних шаруватих пігментів антикорозійного пігменту, що рекомендується згід(с) є тальк (гідрат силікату магнію) і слюда (алюно з прототипною ґрунтовкою або покривним коммосилікат калію). позиціям для захисту сталі складає від 17 до 25 Типово базовий акриловий співполімер (а) частин по вазі, з розрахунку на 100 частин по вазі включає акрилові мономери і мономери з монозв'язувального засобу, з розрахунку на сухий маі/або дигалогенованих С2-С12-олефінів, наприклад, теріал. Інша кількість пігментів типово становить акриловий мономер, комбінований з вінілхлоридом 42-100 частин по вазі, з розрахунку на 100 частин і вініліденхлоридом. по вазі зв'язувального засобу, з розрахунку на суУ порівнянні із загальноприйнятими антикорохий матеріал. зійними покривними композиціями, основаними на Важливим випробуванням антикорозійних вініл/акриловому зв'язувальному засобі і інгібуювластивостей покриття є тест на катодне відшаручому корозію пігменті як антикорозійному інгредієвання (стандарт EN 10300:2005, Додаток І), в яконті, кількість антикорозійного пігменту в ґрунтовці му визначається радіус відшаровування в мм, зузгідно з винаходом загалом є значно меншою. Як мовлений прикладеним напруженням протягом 28 згадано вище, загальноприйняте антикорозійне днів. Згідно з цим тестом на катодне відшаруванакрилове покриття типово включає від 17 до 25 ня, технічні умови для стальних труб, покритих частин по вазі інгібуючого корозію пігменту порівемалевим покриттям на бітумній основі в поєднанняно з кількістю від 2 до 12 частин по вазі ґрунтовні з належною ґрунтовкою, передбачають максики згідно з винаходом, в розрахунку обох на 100 мальне значення 10 мм (стандарт EN 10300:2005, частин по вазі зв'язувального засобу, вважаючи 4.2.4.1, Таблиця 3). обидва компоненти сухим матеріалом. Як ясно з нижченаведеного прикладу, антикоЗ урахуванням того, що застосування загальрозійна покривна композиція, що містить 21,5 часноприйнятого антикорозійного акрилового покриттини по вазі трифосфату алюмінію, з розрахунку тя як ґрунтовки з подальшим нанесенням покриття на 100 частин по вазі продукту Haloflex® - з розраз бітумінозного матеріалу не може задовольняти хунку на сухий матеріал - не задовольняє цій техвимогам відносно інгібування корозії, виявилося нічній умові, оскільки значення катодного відшарудосить несподіваним, що відповідна ґрунтовка, яка вання становило 15 мм. має низький вміст антикорозійного пігменту, викоУ ряді попередніх випробувань було виявлено, нує цю вимогу відносно катодного відшарування що зниження кількості інгібітору корозії від загальпри максимальних 10 мм (Європейський Стандарт ноприйнятого рівня від 17 до 25 частин по вазі, з EN 10300:2005; 4,2,4,1 Таблиця 3). розрахунку на 100 частин по вазі зв'язувального Межі застосовності винаходу виявляються в засобу, до рівня близько 11 частин по вазі не погінижченаведеному докладному описі. Однак потріршує - як очікувалося - показника катодного відбно розуміти, що докладний опис і конкретні прикшарування. Несподівано катодне відшарування лади включені тільки для ілюстрування переважпоменшало. Після подальшого випробування в них варіантів здійснення, і що різноманітні зміни і цей час уявляється, що 4-7 частин по вазі, напримодифікації на основі докладного опису в межах клад, близько 5 частин по вазі трифосфату алюміправової охорони будуть очевидними фахівцям в нію, з розрахунку на 100 частин по вазі зв'язувальцій галузі технології. ного засобу, з розрахунку на сухий матеріал, Докладний опис винаходу забезпечують найбільш задовільні результати інгіЗв'язувальний засіб ґрунтовки згідно з винахобування корозії. дом являє собою загальновживаний акриловий Основуючись на вищеназваних виявлених фазв'язувальний засіб для антикорозійних покриттів. ктах, ґрунтовка, що застосовується в даному винаЗв'язувальний засіб може бути співполімером вініході, відрізняється від прототипних антикорозійних ліденхлориду і/або вінілхлориду з одним або більпокривних композицій більш низькою кількістю ше алкілакрилатами, що мають від 1 до 12 атомів антикорозійного пігменту, яка, наприклад, може вуглецю в алкільній групі, і/або одним або більше складати від 2 до 12 частин по вазі, з розрахунку алкілметакрилатами, що мають від 2 до 12 атомів на 100 частин по вазі зв'язувального засобу вуглецю в алкільній групі, і/або одною або більше Haloflex®, з розрахунку на сухий матеріал. Переаліфатичними альфа, бета-ненасиченими карбоважно загальна кількість пігментів не повинна міновими кислотами і/або галогенованими олефінанятися. Відповідно до цього, інша кількість пігменми з 2-12 атомів вуглецю. тів типово буде становити 40-85 частин по вазі, з Приклад придатного зв'язувального засобу розрахунку на 100 частин по вазі зв'язувального являє собою висихаючий на повітрі візасобу, з розрахунку на сухий матеріал. Як поканіл/акриловий співполімер на водній основі, роззано в прикладі, ґрунтовка з 5 частинами по вазі, з роблений для захисту сталі, що виробляється фірозрахунку на 100 частин по вазі зв'язувального рмою DSM NeoResins, Валвейк, Нідерланди, під засобу, дає значення катодного відшарування 8 7 91894 8 мм, що задовольняє технічній умові з максимальВажлива особливість ґрунтувальної композиції ними 10 мм. полягає в тому, що відношення (b):(а) по вазі інгіПереважним антикорозійним пігментом для буючого корозію пігменту (b) до зв'язувального застосування в зв'язку з бітумінозним покриттям є засобу (а) складає від 2:100 до 12:100. Переважне трифосфат алюмінію, такий як продукт К-White 84, відношення (b):(а) становить 3,4:100 8,5:100, ще що виробляється фірмою Тауса Corporation, Осабільш переважне 4:100 7:100. ка, Японія. Розглядаються також інші інгібуючі коЯк визначено вище, щонайменше основну чарозію пігменти, такі як фосфат барію, фосфат цинстину «неінгібуючих корозію» або інших пігментів ку, фосфосилікати і іонообмінні пігменти. (с) повинні складати шаруваті пігменти, такі як У доповнення до інгібуючих корозію пігментів, тальк. Таким чином, щонайменше 50% по вазі, ґрунтувальна композиція містить інші пігменти, переважно щонайменше 75% по вазі, і більш пепридатні для застосування в антикорозійних комреважно щонайменше 85% по вазі «неінгібуючих позиціях, включаючі забарвлюючі пігменти і напокорозію» пігментів повинні складати шаруваті пігвнювачі. Переважно основна кількість цих «неінгіменти. буючих корозію» пігментів складають шаруваті Завдяки прекрасним зв'язувальним властивопігменти, оскільки шаруваті пігменти дають ґрунстям ґрунтовка згідно з винаходом застосовна ратовку з поліпшеними параметрами адгезійної і зом з будь-якими загальновживаними бітумінозкогезійної міцності, і також сприяють зниженню ними матеріалами такого типу, який швидкості дифузії води через покриття. Приклавикористовується для зовнішнього покриття стадами застосовних шаруватих пігментів є тальк льних труб і фітингів для оншорних і офшорних (гідрат силікату магнію) і слюда (алюмосилікат трубопроводів. Такі матеріали - які також називакалію). ються покривними емалями на бітумній основі Типово включається також невелика кількість можуть являти собою окислені, неокислені або інших пігментів, наприклад, для цілей фарбування. модифіковані бітумні емалі. Такі емалі можуть місВідповідний приклад являє собою технічний вугтити або можуть не містити наповнювач, і вони лець. звичайно наносяться в гарячому стані. Поряд зі зв'язувальним засобом і пігментами, Приклад ґрунтовка може також містити одну або більше Ґрунтовка на водній основі згідно з винаходом загальноприйнятих добавок і/або допоміжних ак(Ґрунтовка 1), що містить близько 5 частин по вазі тивуючих засобів, відомих в технології. Приклади трифосфату алюмінію на 100 частин по вазі вінілтаких включають - але не обмежуються такими, хлорид/вініліденхлорид/акрилового співполімеру, і коалесценти, загусники, протиспінювачі, стабілізадві порівняльних ґрунтовки (Грунтовки А і В), що тори, змочувальні засоби, консерванти, диспергамістять близько 21,5 частини по вазі трифосфату тори, інгібітори «миттєвої корозії» (виникаючої відалюмінію на 100 частин по вазі вінілхлоразу після висихання водної основи) і регулятори рид/вініліденхлорид/акрилового співполімеру, були величини рН. Загальна кількість таких добавок приготовані і нанесені на чисті стальні пластинки і/або допоміжних активуючих засобів типово склавідповідно до Європейського Стандарту EN дає між 1 і 30% по вазі, з розрахунку на зв'язува10300:2005, Додатки А і В. Склади випробуваних льний засіб, з розрахунку на сухий матеріал, переґрунтовок показані в Таблиці 1. важно 8-25% по вазі. Таблиця 1 Інгредієнти (% по вазі) Вініл/акриловий зв'язувальний засіб (Haloflex® 202S) Трифосфат алюмінію (К-White 84) Тальк (Westmin D30E) Bentone LT Протиспінювач (Foamaster® Н2) 20% Synperonic® F87 Змочувальний засіб ВYK 181 Пігментна паста Black CRE2 Монометиловий ефір дипропіленгліколю (Dowanol® DPM) Бутилгліколь Emadox® NA Вода Відношення «К-White 84/Haloflex® 202S» (вагове, вважаючи обидва компоненти як сухий матеріал)х100 Ґрунтовка 1 (згідно з винаходом) Ґрунтовка А Ґрунтовка В 47,41 45,32 47,38 1,41 24,55 0,20 0,26 1,04 0,21 1,76 5,74 23,47 0,19 0,24 0,99 0,20 1,69 6,00 20,00 0,20 0,26 1,04 0,21 1,76 0,98 0,94 0,98 0,98 0,28 20,92 100 0,94 0,27 20,01 100 0,98 0,28 20,91 100 5,04 21,47 21,46 9 91894 Haloflex® 202S виробляється фірмою DSM NeoResins, Валвейк, Нідерланди; вміст нелетких компонентів в Haloflex® 202S складає близько 59% по вазі. К-White 84 (трифосфат алюмінію) виробляється фірмою Тауса Corporation, Осака, Японія. Westmin D30E виробляється фірмою Mondo Minerals OY, Хельсінкі, Фінляндія. Bentone® LT являє собою суспендуючий засіб (загусник) з гекториту і гідроксіетилцелюлози, виробляється фірмою Elementis Specialties, Inc., Хайтстаун, Нью-Джерсі, США. Foamaster® H2, протипінний засіб, що виробляється фірмою Cognis, Дюсельдорф, Німеччина. Synperonic® F87 являє собою неіонний стабілізатор, що виробляється фірмою Uniqema, Гауда, Нідерланди. 10 Вук 181 являє собою алканоламонієву сіль поліфункціонального аніонно/неіонного полімеру, що виробляється фірмою Byk Chemie, Весель, Німеччина. Dowanol® DPM виробляється фірмою Dow Chemical Company, Мідланд, Мічіган, США. Emadox® NA являє собою інгібітор «миттєвої корозії» від фірми Laboratories Labema, Лорет, Франція. Потім на ґрунтовані стальні пластинки нанесли бітумне емалеве покриття категорії 2 (стандарт EN 10300:2005; 5.3.2.3) відповідно до стандарту (EN 10300:2005, Додаток С). Ґрунтовані і покриті пластинки були перевірені згідно з стандартом EN 10300:2005 для оцінки патьоків (Додаток D), удару (Додаток Е), відшарування (Додаток F), вигину (Додаток G) і катодного відшарування (Додаток І). Результати показані в Таблиці 2. Таблиця 2 Відшарування, мм 30°С 40°С 50°С 60°С Удар, 25°С, мм2 Патьоки, 75°С, мм Вигин, 0°С, мм Катодне відшарування, мм Ґрунтовка 1 (згідно з винаходом) 0,0 0,5 0,0 0,0 4100 0,5 >15 8 Результати випробувань показують, що ґрунтовка згідно з винаходом (ґрунтовка 1) задовольняє вимогам відносно ефекту інгібування корозії, оскільки значення катодного відшарування є меншим, ніж максимальне значення 10 мм згідно з стандартом EN 10300:2005, 4.2.4.1, таблиця 3. Порівняльні ґрунтовки А і В не задовольняють цій вимозі, хоча вони обидві містять більшу кількість інгібуючого корозію трифосфату алюмінію. Комп’ютерна верстка М. Мацело Ґрунтовка А Ґрунтовка В 0,0 0,5 0,0 0,0 4200 0,5 >15 15 0,0 0,5 0,0 0,0 4000 0,5 >15 17 Вищенаведений опис винаходу показує очевидність того, що останній може варіювати багатьма шляхами. Такі варіації не розглядаються як вихід за межі винаходу, і всі такі модифікації, які є очевидними для фахівців в цій галузі технології, також розглядаються як такі, що входять в рамки подальших пунктів формули винаходу. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601