Полімерна антикорозійна стрічка “термілен”

Полімерна антикорозійна стрічка, що складається з захисного радіаційнозшитого поліетиленового шару та липкого адгезійного шару на основі бутадієн-нітрильного каучуку, синтетичної смоли, технічного вуглецю, нафтового бітуму, оксиду металу, мінерального наповнювача, термостабілізатора, яка відрізняється тим, що захисний поліетиленовий шар містить двоокис титану та сенсибілізатор, а липкий адгезійний шар додатково містить епоксидний співполімер етилену та олігомерний каучук при наступному співвідношенні інгредієнтів (%, ваг.): липкий адгезійний шар: Винахід відноситься до галузі слоїстих полімерних матеріалів, конкретно, до полімерної стрічки, що складається з захисного радіаційнозшитого поліетиленового шару та липкого адгезійного шару, яка може бути використана для захисту від корозії сталевої поверхні, переважно нафто- та газопроводів, труб високотемпературної обв'язки компресорних станцій, а також труб тепломереж. Стрічка застосовується для ізоляції трубопроводів з температурою експлуатації від мінус 50 до плюс 80°С в ізоляційних конструкціях, що складаються із здатної до вулканізації клейової ґрунтовки, стрічки та обгортки. Відома стрічка, виготовлена співекструзійнокаландровим методом, що складається із захисного поліетиленового шару (основи) та липкого адгезійного шару (адгезиву), який є наповненою бутилкаучуковою композицією [ТУ 102-500-90, Лента полиэтиленовая для изоляции газонефтепроводов ПОЛИЛЕН]. Відома стрічка призначена для ізоляції нафто-, газопроводів з температурою експлуатації від мінус 60 до плюс 60°С. Головними недоліками відомої стрічки є низька міцність при розриві, низька стійкість до старіння, низька адгезія до поверхні сталі. Крім того, бутилкаучуковий липкий шар стрічки в процесі експлуатації, під дією тиску шару грунту поступово сповзає до низу труби, внаслідок чого, захисні властивості стрічки погіршуються, тому реальна верхня межа експлуатації стрічки згідно ТУ Р 51164-98 складає плюс 35°С. Відомі стрічки Рапко Тейп НТС та Нітто 52 93-97 0,1-5 0,2-2,5. C2 15-35 5,5-5,5 12,5-30 1-7 1-5 10,5-25 0,1-2,5 2,5-15,5 1,5-7 (19) UA (11) 75225 синтетична смола технічний вуглець нафтовий бітум оксид металу мінеральний наповнювач термостабілізатор епоксидний співполімер етилену олігомерний каучук захисний поліетиленовий шар: поліетилен високого тиску сенсибілізатор двоокис титану (13) бутадієн-нітрильний каучук 3 75225 4 (Японія), що призначені для ізоляції газопроводів з Запропонована липка полімерна максимальною температурою експлуатації +80°С. радіаційнозшита антикорозійна стрічка (Склади не наводяться). відрізняється високою механічною міцністю, висоВідома також двохшарова ізоляційна стрічка кою стійкістю до старіння, високою адгезією до на основі кремній-органічних полімерів і олігомерів металу при звичайній та підвищених температу[Лента ЛЭТСАР ЛТП,ТУ 38-103418-78]. Відома рах, високою водостійкістю адгезії та високою стрічка призначена для ізоляції газопроводів з стійкістю покриття до зсуву під дією навантаження. температурою експлуатації від мінус 50 до плюс Запронована стрічка має поздовжню усадку в ме120°С. Головним недоліком відомої стрічки є низьжах 6-12% при температурі плюс 80-100 °С, що ка механічна міцність, низька адгезія покриття до дозволяє застосовувати її для ізоляції поверхні сталі, внаслідок чого, виникає трубопроводів з температурою експлуатації до +80 необхідність переізоляції трубопроводу уже через °С. 2-4 роки експлуатації покриття [ИНСТРУКЦИЯ по Для виготовлення липкого адгезійного шару применению нових изоляционных материалов при стрічки в якості бутадієн-нітрильного каучуку капитальном ремонте магистральних газопровозастосовується каучук марки СКН-26 або СКН-26А дов и компресборних станций. ВНИИГАЗ; М.1991]. за ГОСТ 6074-77, (Російська Федерація). Найбільш близькою за складом є стрічка [ТУ Як синтетична смола застосовується п-трет83 України 264-06-93, стрічка ізоляційна полімерна Бутилфенолформальдегідна смола марки 101 або липка ЛДПЛ]. Відома стрічка складається із захис101 К з молекулярною масою 700-900 та темпераного шару на основі термосвітло-стабілізованого турою плавлення 75-90°С, за ТУ 6-14-22-171-79 поліетилену та липкого адгезійного шару, який (Російська Федерація), що відома, як включає бутилкаучук, алкіл-феноламінну смолу, вулканізуючий агент в шинній промисловості. Дана технічний вуглець, окис цинку, стеарин, смола застосована в складі липкого адгезійного пластифікатор, наповнювач та поліетилен низькошару стрічки з метою підвищення клейкості го тиску. Відома стрічка застосовується в стрічки, підвищення її сумісності з ґрунтовкою та, комплекті з клейовою ґрунтовкою та обгорткою і як термостабілізатор. В якості синтетичної смоли призначена для ізоляції нафто-, газопроводів, що можуть бути використані також експлуатуються при температурах від мінус 50 до алкілфенолформальдегідні смоли Amberol M-93 плюс 50 °С. Головним недоліком відомої стрічки є. (США), Alresin 142 (ФРН). низька механічна міцність, низька стійкість до тепВ запропонованому складі липкого адгезійного лового старіння, низька адгезія до поверхні сталі шару стрічки, як наповнювач і підсилювач гуми при звичайній та підвилценій температурах, низька використовують технічний вуглець К354 або П324 стійкість покриття до зсуву під дією поздовжнього за ГОСТ 7885-86 виробництва Дашавського завонавантаження. ду технічного вуглецю або Кадієвського заводу Задачею винаходу є підвищення механічної технічного вуглецю. міцності стрічки, підвищення стійкості до теплового В складі адгезійного шару стрічки застосовано старіння, підвищення адгезії до поверхні сталі при бітум нафтовий марки БДУ 70/100 (ТУ 38.1011356звичайній та підвищеній температурах, 91). Температура крихкості -20°С, температура підвищення стійкості покриття до зсуву під дією пом'якшення +50°С. поздовжнього навантаження. Як оксид металу в складі адгезійного шару Поставлена задача досягається тим, що стрічки застосовано оксид магнію, який полімерна антикорозійна стрічка, що складається з виготовляється за ГОСТ 4526-75 Перекопським захисного радіаційнозшитого поліетиленового шабромним заводом (м. Перекопськ, Україна) або ру, та липкого адгезійного шару на основі бутадіоксид цинку за ГОСТ 202-76, або оксид кальцію єн-нітрильного каучуку, синтетичної смоли, техніч(пушонка) Оксид магнію застосовується в ного вуглецю, нафтового бітуму, оксиду металу, гумотехнічній промисловості, як вулканізуючий мінерального наповнювача, термостабілізатора, агент для хлоропренонових каучуків. В запропономістить в складі захисного полімерного шару двоованому складі адгезійного шару стрічки оксиди кис титану та сенсібілізатор, а в складі липкого металів застосовані, як реагенти, здатні зв'язувати адгезійного шару додатково містить епоксидний воду, присутню в компонентах гумової суміші. співполімер етилену та олігомерний каучук при В якості мінерального наповнювача застосонаступному співвідношенні інгредієнтів, (% мас.): вано каолін. Липкий адгезійний шар: Як термостабілізатор в складі липкого бутадієн - нітрильний каучук 15-35 адгезійного шару стрічки заотоовано 2,2'синтетична смола 5,5-15,5 Meтилeнбic(6-тpeт-бyтил-4-мeтилфeнoл), технічна технічний вуглець 12,5-30 назва - Агідол 2. нафтовий бітум 1-7 В якості епоксидного співполімеру етилену оксид металу 1-5 застосовується епоксидний співполімер етилену з мінеральний наповнювач 10,5-25 вінілацетатом ЕЛВАЛОЙ AM фірми DUPON (США). термостабілізатор 0,1-2,5 Вміст епоксидних груп складає 1,8-2,0%. Вказаний епоксидний свівполімер етилену 2,5-5,5 продукт застосовується, як компонент дорожніх олігомерний каучук 1,5-7 бітумів. Захисний поліетиленовий шар: В якості олігомерного каучуку застосовано поліетилен високого тиску 93-97 рідкий бутадієн-нітрильний карбоксилвмісний каусенсібілізатор 0,1-5 чук СКН-26-1А за ТУ 38.103.1.16-77, який є низьдвоокис титану 0,2-2,5 комолекулярним співполімером бутадієну з 5 75225 6 нітрилом акрилової кислоти. Вміст нітрильних груп ва, радіаційнозшита, опроміненням дозою 0,5-15 27-30%, вміст карбоксильних груп до 4%. Мрад від джерела GO60, орієнтована стрічка, вигоДля виготовлення верхнього захисного шару товлена за наведеними в табл. 1 складами, може стрічки застосовують термо-, світлостабілізований бути використана для антикорозійного захисту поліетилен марок 102-10К, 153-10К. трубопроводів з температурою експлуатації до В якості сенсібілізатора в складі захисного плюс 80°С. радіаційнозшитого поліетиленового шару застосоФізико-механічні властивості липкої вують N,N'-етиленбісакриламід з хімічною формурадіаційнозшитої антикорозійної стрічки наведено лою - (H2C-CHCONHCH2)2 (Тпл. 138-140°C). в таблиці 2. Визначено важливі фізико-механічні В якості наповнювача в захисному властивості запропонованої стрічки: міцність при радіаційнозшитому поліетиленовому шарі засторозриві, відносне видовження при розриві, а також совують двоокис титану за ГОСТ 9808-75. найважливіші характеристики термостійких Для виготовлення захисного виробів - зміна відносного видовження та зміна, радіаційнозшитого поліетиленового шару стрічки механічної міцності стрічки після теплового попередньо готують концентрат із 'поліетилену з старіння при 110°С на протязі 1000 годин, а також високим вмістом наповнювача та сенсібілізатора. стійкість запропонованої стрічки до Порівняльний аналіз з прототипом дозволяє розтріскування. Результати вимірювань наведено зробити висновок, що запропонований склад в табл. 2. стрічки відрізняється від відомого введенням ноЛипка радіаційнозшита антикорозійна стрічка вих компонентів, таких, як двоокис титану і N, N’наноситься на металеву поверхню трубопроводу етиленбісакриламід в захисному заґрунтовану спеціальною ґрунтовкою, наприклад радіаційнозшитому поліетиленовому шарі та епок[Праймер термореактивний ПТ-02, ТУ У 24.6сидний співполімер етилену і, додатково, 03563790-106-2003]. Ґрунтовку (праймер) наносять олігомерний каучук в липкому адгезійному шарі на очищену, суху металеву поверхню підготовлену стрічки. у відповідності з нормативною документацією, Крім того, в складі адгезійного шару стрічки тонким шаром (0,1-0,2)мм за допомогою щітки, застосовуються інший, а саме - бутадієнітрильний розпилюванням або пливом при температурі тіла каучук, який, на відміну від бутилкаучуку, не труби від плюс 10 до плюс 50°С. Після нанесення "стікає" під дією тиску грунту, а наявність в липкоґрунтовки необхідно дати витримку заґрунтованої му шарі стрічки здатних до вулканізації під дією поверхні для просушування до "відлипу". Час сушамінного інгібітора епоксидних груп дозволяє вигоки ґрунтовки залежить від температури навколиштовляти якісно нову стрічку, яка витримує тиск нього середовища, при звичайних умовах (+20°С) грунту при температурі до +80°С. він складає приблизно 10 хв від моменту нанесенНижче наведено приклади виготовлення ня. стрічки. Липку радіаційнозшиту поліетиленову стрічку Приклад 1. В змішувач закритого типу заваннаносять на ґрунтовку, як правило, механізованим тажують 4,5 кг бутадієн-нітрильного каучуку, 4,2 кг способом і у повній відповідності з нормативносинтетичної смоли АтЬегоІ М-93, 4,0 кг технічного технічною документацією. У випадкових умовах вуглецю, 2,3 кг нафтового бітуму, 1,0 кг окислу дозволяється наносити стрічку ручним способом, кальцію, 4,5 кг каоліну, 0,5 кг термостабілізатора, за допомогою обмотувальних пристроїв і 3,0 кг епоксидного співполімеру етилену та 2,8 кг спеціальних рулонів стрічки шириною 100-120 мм, олігомерного каучуку. Композицію адгезиву масою рулона 10-15 кг. Властивості покриття гомогенізують, вивантажують на змішувальні оцінюють через 3 доби після його нанесення. вальці. З вальців композицію адгезиву, після Одержані склади стрічки та покриття на їх додаткової гомогенізації знімають у вигляді стрічки основі в комплекті з антикорозійною ґрунтовкою за шириною 5-10 см, товщиною 8-10 мм, довжиною ТУ У 24.6-03563790-106-2003 були випробувані на близько 2 м, складають на стелажі, перекладаючи адгезійну міцність у відповідності з ГОСТ 25812-83 поліетиленовою плівкою, для повітряного охолодта ГОСТ Р 51164-98 методом відшарування від ження. Зняті з вальців стрічки використовують для сталевої підкладки під кутом 180° при 20°C, 60°C, живлення екструдера, лінії виготовлення 80°С і швидкості відшарування 50 мм/хв. Випробудвохшарової стрічки. вання проводились на трубах діаметром 530 мм в Склади одержаних композицій липкого заводських умовах, а також на фрагментах труб з адгезійного шару та захисного поліетиленового покриттям, в лабораторних умовах (Табл. 3). шарів стрічки наведено - в табл. 1. Приклади Виміряна важлива експлуатаційна характерикомпозицій 2-17, виготовлені аналогічно прикладу стика покриттів - водостійкість адгезії покриття 1, відрізняються тільки кількості компонентів. стабільність адгезійної міцності при дії води та Для виготовлення захисного поліетиленового температури. Водостійкість адгезії покриттів вишару стрічки в приймальний бункер лінії виготовзначали після витримки зразків у воді на протязі лення стрічки завантажують 90% необхідної 1000 годин при температурі 20°С 60°С та 98°С. кількості термо-, світлостабілізованого Результати наведено в табл. 3. поліетилену та 10% вказаного вище концентрату. Визначено стійкість покриття на основі Суміш попередньо ретельно перемішують. Склади антикорозійної грунтовки за ТУ У 24.6.-03563790композицій захисного поліетиленового шару 106-2003 та запропонованої за прикладами 1-17 стрічки незначною мірою міняються, залежно від стрічки до катодного відшарування в процесі витпризначення стрічки. римки в 3%-ному розчині NaCl при потенціалі Виготовлена методом співекструзії двошарополяризації 1,5 вольта на протязі 30 діб і темпера 7 75225 8 турах 20°С та 60°С у відповідності з ГОСТ Р 5) стійкість до розтріскування під напругою при 51164-98. Результати вимірювань наведено в 60°С вища більше, ніж у 2 рази; табл.3. 6) адгезійна міцність покриття до поверхні Визначено стійкість покриття стрічки по сталі сталі при 20°С вища в 3-4 рази, а при підвищених до зсуву під дією поздовжнього статичного навантемпературах більше, ніж на порядок; таження 0,2 кг/см площі зразка при 80°С (Метод 7) покриття на основі запропонованої стрічки ВНПГАЗу) на протязі 1 години (Табл. 2). має вищу водостійкість адгезії до сталі, а також Таким чином, як видно з табл. 2 та табл.3 забільш стійке до зсуву під дією навантаження при пропонована липка радіаційнозшита підвищеній температурі. поліетиленова стрічка, а також покриття на її На основі наведених даних можна зробити основі в порівнянні з відомою, взятою в якості провисновок, що розроблена стрічка відповідає вимототипу стрічкою, має наступні переваги: гам до покрить “посиленого типу” згідно ГОСТ 1) міцність при розриві поліетиленової основи 51164-98 для трубопроводів з максимальною темстрічки при 20°С вища в 2 рази; пературою експлуатації +80 С. За сукупністю ко2) відносне подовження при розтягуванні при рисних ознак, запропонована липка 20°С більше в 2 рази; радіаційнозшита поліетиленова стрічка , та по3) зміна міцності при розриві після витримки криття на її основі набувають якісно нових власти1000 годин при 110°С нижча в 25 раз; востей, що є підтвердженням новизни технічного 4) зміна відносного подовження після витримрішення. ки 1000 годин при 110°С нижча в 10 раз; Таблиця 1 Склади антикорозійної стрічки Масова доля інгредієнтів в композиції, % Назва інгредієнтів 1 Липкий адгезійний шар: бутадієн-нітрильний каучук синтетична смола технічний вуглець бітум нафтовий оксид кальцію мінеральний наповнювач термостабілізатор епоксидний співполімер етилену олігомерний каучук Захисний поліетиленовий шар: Поліетилен високого тиску 102-10К, 153-10К сенсибілізатор Двоокис титану 2 3 4 5 6 7 25,0 10,0 21,0 4,5 2,0 21,0 1,5 10,0 5,0 32,0 10,0 30,0 2,5 1,5 12,0 0,5 6,5, 5,0 15,0 10,0 28,5 5,5 3,5 21,5 1,0 10,0 5,0 35,0 6,5 26,0 5,0 4,5 15,0 0,5 5,0 2,5 25,0 15,5 18,5 5,5 3,0 16,0 1,0 10,0 5,5 22,0 5,5 28,5 6,0 4,5 19,5 2,0 7,0 5,0 25,0 12,0 12,5 5,5 4,5 20,5, 1,0 14,0 5,0 96,5 93,0 97,0 97,0 96,5 96,5 96,5 1,5 2,0 5,0 2,0 0,5 2,5 2,8 0,2 1,5 2,0 1,5 2,0 1,5 2,0 Продовження таблиці 1 Масова доля інгредієнтів в композиції, % Назва інгредієнтів 8 Липкий адгезійний шар: бутадієн-нітрильний каучук синтетична смола технічний вуглець бітум нафтовий оксид магнію мінеральний наповнювач термостабілізатор епоксидний співполімер етилену олігомерний каучук Захисний поліетиленовий шар: Поліетилен високого тиску 102-10К, 153-10К сенсибілізатор 9 10 11 12 13 14 24,0 10,0 21,0 7,0 3,0 24,5 0,5 5,0 5,0 25,0 10,5 23,5 1,0 4,0 24,0 0,5 6,5 5,0 25,5 10,0 21,5 4,5 1,0 23,0 0,5 9,0 5,0 25,0 12,5 18,5 3,50 5,0 16,0 1,5 13,0 5,0 23,0 10,5 18,5 3,5 2,5 25,0 0,1 11,0 5,9 25,0 12,0 23,5 4,0 3,5 10,5 2,5 13,0 6,0 25,0 14,5 23,0 4,0 4,0 20,0 1,5 2,5 5,5 96,5 93,0 97,0 97,0 96,5 96,5 96,5 1,5 5,0 0,5 2,8 1,5 1,5 1,5 9 олігомерний каучук 75225 2,0 2,0 10 2,5 0,2 2,0 2,0 Закінчення таблиці 1 Масова доля інгредієнтів в композиції, % Назва інгредієнтів Прототип 15 Липкий адгезійний шар: бутилкаучук бутадієн-нітрильний каучук синтетична смола технічний вуглець бітум нафтовий оксид цинку мінеральний наповнювач термостабілізатор епоксидний співполімер етилену олігомерний каучук Захисний поліетиленовий шар: Поліетилен високого тиску 102-10К, 153-10К сенсибілізатор Двоокис титану 16 17 24,0 10,0 17,5 2,5 2,5 23,0 1,5 23,0 12,0 18,0 4,5 3,0 18,0 1,5 27,0 10,0 20,5 6,0 4,5 18,5 1,5 20,0 32,0 3,0 5,0 12,0 15,5 10,5 7,0 4,5 1,5 96,5 96,5 96,5 100 1,5 2,0 1,5 2,0 1,5 2,0 40,0 Таблиця 2 Фізико-механічні властивості липкої радіаційнозшитої антикорозійної стрічки Назва показника Міцність при розриві поліетиленової основи cтрічки при 20±2°С і швидкості розтягування 50 мм/хв, МПа Відносне подовження при розриві, 20°С,% Стійкість до старіння, зміна міцності при розриві після витримки 1000 годин при 110 °С, % Стійкість до старіння, зміна відносного подовження після витримки 1000 годин при 110°С,% Стійкість до розтріскування під напругою при 60±1°С, годин Зсув зразка покриття із стрічкою по сталі під дією на протязі 1 години поздовжнього навантаження 0,2 кг/см при 80°С, мм Значення Прототип стрічка ЛДПЛ 20,0 10,0 600 300 2,0 50 5,0 40 >1000 500 0,2 Відрив через 30 сек. Таблиця 3 Захисні властивості покриття на основі розробленої стрічки та ґрунтовки ПТ-02 Значення для композицій за прикладами Назва показника 2 3 4 5 6 7 75,5 30,5 12,0 65,0 25,5 10,9 55,5 28,3 10,8 50,0 23,0 8,5 75,0 32,0 12,5 45,8 20,5 8,0 81,5 34,6 16,5 69,5 71,5 63,5 64,5 63,5 60,1 51,0 50,8 47,8 47,0 45,3 41,5 73,5 72,8 63,8 41,3 42,5 39,3 76,5 73,9 70,0 1,6 12,5 1,5 12,7 3,2 17,5 3,8 18,0 1,7 12,7 5,5 20,4 1,3 10,5 1 Адгезія до сталі, Н/см: а) 20 °С б) 60 °С в) 80 °С Водостійкість до адгезії, Н/см: а) 20 °С, 1000 год. б) 60 °С, 1000 год. в) 80 °С, 1000 год. Площа відшарування при катодній поляризації, см2: а) 20 °С, 30 діб б) 80 °С, 30 діб 11 75225 12 13 75225 14 Продовження таблиці 3 Значення для композицій за прикладами Назва показника 9 10 11 12 13 14 53,5 18,5 7,8 69,0 25,5 11,0 72,5 26,5 12,0 83,0 38,5 15,5 72,5 21,5 12,3 81,0 23,0 15,0 68,5 19,5 10,3 51,5 52,3 44,5 67,5 65,5 59,5 70,5 67,5 64,0 79,5 78,3 75,4 69,5 68,4 64,5 78,5 76,0 72,5 65,5 67,0 60,5 4,3 17.9 2,1 13.6 1,9 12.6 1,5 10,9 1,4 11,6 1,4 10,3 2,0 13,4 8 Адгезія до сталі, Н/см: а) 20 °С б) 60 °С в) 80 °С Водостійкість до адгезії, Н/см: а) 20 °С, 1000 год. б) 60 °С, 1000 год. в) 80 °С, 1000 год. Площа відшарування при катодній поляризації, см : а) 20 °С, 30 діб б) 80 °С. ЗО ліб Закінчення таблиці 3 Назва показника Адгезія до сталі, Н/см: а) 20 °С б) 60 °С в) 80 °С Водостійкість до адгезії, Н/ см: а) 20 °С, 1000 год. б) 60 °С, 1000 год. в) 80 °С, 1000 год. Площа відшарування при катодній поляризації, см2: а) 20 °С, 30 діб б) 80 °С, 30 діб Комп’ютерна верстка М. Клюкін 15 Значення для композицій за прикладами 16 17 Прототип ЛДПЛ 75,3 28,5 12,5 83,5 35,5 14,9 73,0 38,5 17,5 23,0 1,1 72,5 70,5 65,9 79,8 78,0 75,5 67,0 67,5 62,7 19,0 18,0 8,5 1,5 14,5 0,9 9,8 0,8 15,0 15,0 відшаруван. за 1 годину 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