Композиция для удаления толстослойных полимочевинных, полиуретановых и полимочевинуретановых покрытий
Изобретение относится к химическим средствам (смывкам), предназначенным для размягчения с целью последующего удаления локальных участков некондиционных толстослойных (1,0-4,0 мм) полимерных покрытий с поверхности металлических труб магистральных и промысловых нефте-, газопроводов и продуктопроводов с жидкими углеводородами, а также фасонных соединительных деталей, фитингов, запорной арматуры и монтажных узлов, труб и арматуры компрессорных и насосных станций, станций подземного хранения газа и нефтехранилищ в условиях заводского и трассового нанесения покрытий при строительстве, реконструкции и ремонте трубопроводных систем. Композиция содержит, мас.%: полярный апротонный сорастворитель - N,N-диметилформамид - 30,0-35,0, полимерный загуститель -поливинилхлоридную хлорированную смолу типа ПСХ-ЛС - 20,0-25,0, замедлитель испарения - парафиновое или вазелиновое масло - 0,3-1,0, разрыхлитель и поверхностно-активное вещество, в качестве которых используется дистиллированное талловое масло или жирные кислоты таллового масла, имеющие кислотное число 165-195 мгКОН/г, - 10,0-15,0, активный хлорорганический растворитель - метиленхлорид - остальное до 100,0. Технический результат - эффективность при удалении толстослойных покрытий с наклонных и вертикальных поверхностей, меньшая токсичность и отсутствие коррозионного воздействия на изделия из черного металла. 2 табл.
Полимочевинные, полиуретановые и их "гибриды" - полимочевинуретановые толстослойные (1-4 мм) покрытия широко используются для наружной антикоррозионной защиты металлических магистральных и промысловых нефте-, газопроводов и продуктопроводов с углеводородными средами, а также фасонных соединительных деталей (фитингов), запорной арматуры и монтажных узлов, трубопроводов и арматуры компрессорных и насосных станций, станций подземного хранения газа и нефтехранилищ в условиях заводского (базового) и трассового нанесения покрытий при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте нефтегазовых трубопроводных объектов. В случае получения бракованных участков покрытия они удаляются, а сплошность покрытия восстанавливается за счет использования ремонтных составов.
Настоящее предполагаемое изобретение относится к химическим средствам (смывкам), предназначенным для размягчения и последующего удаления локальных участков некондиционных толстослойных полимочевинных, полиуретановых и полимочевинуретановых наружных защитных покрытий металлических труб и трубодеталей в условиях заводского и трассового нанесения при производстве, реконструкции и ремонте трубопроводных систем и их узлов.
Химический способ удаления лакокрасочных и защитных покрытий является наиболее доступным и эффективным. Из химических средств, используемых для этих целей, наиболее эффективны смывки на основе органических растворителей [1-3]. Такие смывки обычно содержат смесь активных растворителей с сорастворителями, загустители или тиксотропные добавки, разрыхлители, поверхностно-активные вещества, замедлители испарения, ингибиторы коррозии [4, с.24]. Полимочевины, полиуретаны и полимочевинуретаны являются высокополярными полимерами, что обусловлено наличием в составе их макромолекул большого количества мочевинных
и уретановых
групп. Общий параметр растворимости (δo) таких полимеров, в зависимости от соотношения между мочевинными и уретановыми группами, составляет 21-23 (Дж/м3)0,5, поэтому состав для удаления полимочевинных, полиуретановых и полимочевинуретановых покрытий должен иметь близкий параметр растворимости (δ), так как значение параметра совместимости системы "полимер-растворитель" (β), определяемое по формуле:
β=(δ-δo)2,
должно быть минимальным [5.С.33].
Известен состав смывки БЭМ-2 (ТУ6-15-1127-78), применяющийся для удаления, в том числе, полиуретановых покрытий [6] и содержащий следующие компоненты (мас.%):
| бутиловый или изобутиловый спирт | - 15-20 |
| парафин | - 1-3 |
| эфир целлюлозы (этиловый или уксусный) | - 1-4 |
| сополимер винилацетата с винилпирролидоном | |
| (сополимер СВАП-3) | - 0,1-1,0 |
| метиленхлорид | - остальное до 100 |
Недостаток известной композиции заключается в ее низкой эффективности при удалении полимочевинных и полимочевинуретановых покрытий, так как она предназначена только для удаления тонкослойных (до 0,25 мм) полиуретановых лакокрасочных материалов.
Наиболее близким к заявляемому по объекту использования является состав смывки на основе полярного апротонного растворителя - диметилацетамида, содержащего в качестве сорастворителя и одновременно разрыхлителя - уксусную кислоту [5, с.38 - прототип], при их следующем соотношении, (мас.%):
диметилацетамид - 78,9;
уксусная кислота - 21,1.
Недостатком известного состава - прототипа является то, что из-за низкой вязкости он не пригоден для удаления толстослойных покрытий с вертикальных и наклонных поверхностей, в частности с поверхности труб, по причине отсутствия в рецептуре загустителя. Кроме того, данный состав смывки обладает резким запахом, токсичен. Большое содержание концентрированной уксусной кислоты вызывает коррозию черного металла труб и трубоизделий и необходимость нейтрализации остатков смывки щелочными агентами по окончании процесса удаления покрытия.
Задачей, решаемой в рамках настоящего изобретения, является создание смесевой композиции, предназначенной для размягчения и последующего удаления толстослойных (1-4 мм) полимочевинных, полиуретановых и полимочевинуретановых защитных покрытий металлических труб и трубодеталей при строительстве, реконструкции и ремонте магистральных и промысловых нефте-, газопроводов и продуктопроводов, обладающей большей эффективностью при удалении покрытий с наклонных и вертикальных поверхностей, меньшей токсичностью и отсутствием коррозионного воздействия на трубопроводные изделия из черного металла.
Решение указанной задачи достигается за счет того, что в отличие от состава - прототипа заявляемая композиция для удаления толстослойных полимочевинных, полиуретановых и полимочевинуретановых покрытий, включающая активный хлорорганический растворитель, полярный апротонный сорастворитель, полимерный загуститель, замедлитель испарения, кислотный разрыхлитель и поверхностно-активное вещество, она в качестве активного хлорорганического растворителя содержит метиленхлорид (дихлорметан), в качестве апротонного полярного сорастворителя-N,N-диметилформамид, в качестве полимерного загустителя - поливинилхлоридную хлорированную смолу типа ПСХ-ЛС, в качестве замедлителя испарения - парафиновое или вазелиновое масло, а в качестве кислотного разрыхлителя, выполняющего одновременно роль поверхностно-активного вещества, она содержит дистиллированное талловое масло или жирные кислоты таллового масла, имеющие кислотное число 165-195 мгКОН/г, при следующем соотношении между компонентами, (мас.%):
| N,N-диметилформамид | - 30-35 |
| поливинилхлоридная | |
| хлорированная смола | - 20-25 |
| парафиновое или вазелиновое масло | - 0,3-1,0 |
| дистиллированное талловое | |
| масло (ДТМ) или жирные | |
| кислоты таллового масла (ЖКТМ) | - 10-15 |
| метиленхлорид | - остальное до 100 |
Для получения смывающейся композиции представленного выше состава в растворе метиленхлорида, N,N-диметилформамида, углеводородных масел и дистиллированного таллового масла (ДТМ) или жирных кислот таллового масла (ЖКТМ) растворяют порошкообразную поливинилхлоридную хлорированную смолу до получения гомогенного раствора сметанообразной консистенции. Процесс производства композиции осуществляют в стандартном емкостном химическом оборудовании с механическим перемешивающим устройством при температуре окружающей среды (5-35°C).
Заявляемое количество каждого из компонентов композиции оптимально и определено экспериментальным путем: введение более 15% ДТМ или ЖКТМ нецелесообразно, так как эффективность смывающего действия при этом не возрастает; нецелесообразно и введение в состав более 1,0% парафинового или вазелинового масла, так как дальнейшего снижения скорости испарения активной части смывки при этом не наблюдается. При содержании загустителя менее 20% вязкость композиции недостаточна для того, чтобы она не стекала с вертикально расположенных обрабатываемых поверхностей. Содержание поливинилхлоридной хлорированной смолы более 25% нецелесообразно по причине ухудшения эффективности смывающего действия. Соотношение между активным растворителем и апротонным сорастворителем подобрано таким образом, чтобы значение общего параметра растворимости смесевой композиции (8) находилось в пределах 21,5-22,5 (Дж/м3)0,5, близких к общему параметру растворимости (80) полимочевинных, полиуретановых и поли-мочевинуретановых полимеров.
В качестве загустителя используют поливинилхлоридную хлорированную смолу типа ПСХ-ЛС (ОСТ 6-01-37-88), либо импортный аналог - смолу CPVC (Китай). Метиленхлорид используют по ГОСТ 9968-86, N,N-диметилформамид - по ГОСТ 20289-74. Парафиновое и вазелиновое масло используют по ТУ 0255-043-04689375-95 и ГОСТ 3164-73 соответственно. Жирные кислоты таллового масла используют в соответствии с ГОСТ 14845-79 или их импортный аналог Sylfat2 (США). Дистиллированное талловое масло применяют по ТУ 13-00281074-26-95.
Сравнение предлагаемой композиции с известными аналогичными смывками позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "Новизна", так как в данном случае содержится новая совокупность ингредиентов смывки и впервые в качестве разрыхлителя и одновременно ПАВа используется ДТМ или ЖКТМ, которые ранее не применялись для этих целей. Хотя использование хлористого метилена и N,N-диметилформамида в составах смывок известно, дополнительное введение ДТМ или ЖКТМ и заявляемое соотношение между компонентами композиции привели к неочевидному эффекту - повышению эффективности удаления толстослойности полимочевинных, полиуретановых и полимочевинуретановых покрытий. Кроме того, еще одно преимущество применения ДТМ и ЖКТМ в совокупности с N,N-диметилформамидом позволяет проводить размягчение влажных покрытий и их последующее удаление при помощи струи воды.
Сочетание указанных выше нововведений привело к положительному эффекту - получению смывающей композиции с повышенной эффективностью, меньшей токсичностью и не вызывающей коррозионного воздействия на углеродистые стали. Вышеуказанное свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию "Изобретательский уровень".
Предлагаемая рецептура композиции ориентирована на использование ингредиентов, преимущественно, отечественного производства, выпускаемых в промышленном масштабе, с применением для ее получения стандартного химического оборудования. Это позволяет сделать обоснованный вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "Промышленная применимость".
Удаление некондиционных покрытий с помощью предлагаемой композиции осуществляют методом аппликации поверхности следующим образом. На поверхности трубы с покрытием очерчивают контур (площадь) участка локальной бракованной поверхности (не более 0,25 м). По обозначенному контуру отрезается необходимое количество ткани или нетканного материала, хорошо впитывающего и удерживающего смывку и не подверженного ее воздействию. Наиболее подходящими материалами для этой цели являются ткани типа "Бязь" или "Бельтинг" (ГОСТ Р 50962-96).
Вырезанная по контуру ткань накладывается на место удаления бракованного покрытия и закрепляется на полимерной поверхности при помощи скотча, так чтобы она плотно прилегала к удаляемому участку. Далее уложенная ткань равномерно пропитывается смывающей композицией. Ориентировочный расход композиции 150-200 г/м2. Поверх смоченной ткани накладывается полиэтиленовая пленка и также закрепляется скотчем, образуя тем самым покрытие типа "компресс". Время размягчения удаляемого покрытия 12-24 ч в зависимости от его химической природы, толщины и температуры окружающего воздуха. При этом, по окончании выдержки покрытие набухает, впитывая в себя смывку, равномерно размягчается по всей толщине (до 4 мм). По истечении указанного времени слоеный "компресс" снимают, а набухшее после воздействия смывки полимерное покрытие удаляют при помощи скребка или аналогичного инструмента до появления металла.
После удаления бракованного покрытия проводят промывку очищенного от покрытия участка и его абразивоструйную очистку до появления металлического блеска (степень очистки Sa-2,5 по ИСО 8501-1).
Образцы полимочевинных, полиуретановых и полимочевинуретановых покрытий для проведения испытаний эффективности заявляемой композиции наносили на стальные пластины (углеродистая сталь Ст.3) размером 150×150×5 мм толщиной 2,5-4,0 мм с использованием 2-К аппарата безвоздушного нанесения высокого давления фирмы "WIWA" марки "DUOMIX-230", при этом температура исходных компонентов покрытия (основа и отвердитель) составляла 50-70°C.
Испытание проводили на искусственно состаренных образцах (24 ч при 60°C) через 5 суток после нанесения покрытий.
Техническую сущность и преимущества предлагаемой смесевой композиции при удалении толстослойных полимочевинных, полиуретановых и полимочевинуретановых покрытий иллюстрируют нижеприведенные экспериментальные данные.
ПРИМЕР
Рецептуры предлагаемой композиции и смывки-прототипа приведены в табл.1, а в табл.2 приведена сравнительная эффективность данных составов (по времени размягчения) при удалении полимочевинных ("БИУРС"), полиуретановых "ЗМ SCOTCHKOTE-352" и полимочевинуретановых ("ФОРПОЛ-ОЙЛ") покрытий.
| Таблица 1 | |||||||||
| Наименование компонента | Содержание в составе, мас.% | ||||||||
| Состав-прототип | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| Диметилацетамид | 78,9 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Кислота уксусная ледяная | 21,1 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| N,N-Диметилформамид | - | 30,0 | 35,0 | 32,5 | 25,0 | 40,0 | 32,5 | 30,0 | 35,0 |
| Поливинилхлоридная хлорированная смола ПСХ-ЛС | - | 20,0 | 25,0 | 22,5 | 15,0 | 30,0 | 22,5 | 20,0 | 25,0 |
| Парафиновое масло | - | 0,3 | 1,0 | 0,7 | 0,1 | 1,2 | - | - | - |
| Вазелиновое масло | - | - | - | - | - | - | 0,8 | 1,0 | 1,0 |
| ДТМ | - | 10,0 | 15,0 | - | - | - | 8,0 | 17,0 | 17,0 |
| ЖКТМ | - | - | - | 12,3 | 8,4 | 17,8 | - | - | - |
| Метиленхлорид | - | 39,7 | 24,0 | 32,0 | 51,5 | 21,0 | 46,2 | 32,0 | 22,0 |
| Таблица 2 | ||||||||||
| Виды и химическая природа удаляемого покрытия | Толщина покрытия, мм | Время размягчения покрытия до металлической подложки при температуре (20±3)°C, ч, для составов из табл.1 | ||||||||
| Состав-прототип | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | ||
| "БИУРС" (полимочевина) | 2,5±0,2 | 36,0 | 18,0 | 15,0 | 18,0 | 20,0 | 24,0 | 20,0 | 18,0 | 20,0 |
| 3,9±0,3 | >48,0 | 24,0 | 20,0 | 24,0 | 28,0 | 36,0 | 24,0 | 24,0 | 28,0 | |
| "ЗМ SCOTCHKOTE-352" (полиуретан) | 2,4±0,2 | 30,0 | 12,0 | 12,0 | 15,0 | 18,0 | 20,0 | 22,0 | 12,0 | 20,0 |
| 4,0±0,3 | >48,0 | 18,0 | 15,0 | 20,0 | 24,0 | 30,0 | 28,0 | 20,0 | 36,0 | |
| "ФОРПОЛ-ОИЛ" (полимочевинуретан) | 2,9±0,2 | 32,0 | 15,0 | 15,0 | 15,0 | 18,0 | 22,0 | 24,0 | 16,0 | 20,0 |
| 4,0±0,3 | >48,0 | 20,0 | 18,0 | 20,0 | 24,0 | 30,0 | 30,0 | 22,0 | 32,0 |
Таким образом, представленные экспериментальные данные показывают, что
предлагаемая композиция более эффективна, чем смывка-прототип при удалении толстослойных полимочевинных, полиуретановых и полимочевинуретановых покрытий барьерного типа, как с горизонтальных, так и с вертикальных и наклонных поверхностей. Отсутствие в ее составе летучих органических кислот делает такую композицию менее токсичной при использовании и препятствует коррозии металла под удаляемым полимерным покрытием.
Источники информации
1. Ковалиско Ю.М., Спрыса К.В., Герасимович О.Е. Удаление лакокрасочных покрытий химическим способом // Лакокрасочные материалы и их применение, 1976, №6, с.77-79.
2. Ицко Э.Ф., Протасенко Л.В., Куцевалова Е.П. и др. Применение смывок на основе органических растворителей для удаления старых лакокрасочных покрытий // Лакокрасочные материалы и их применение. 1976, №6, с.31-38.
3. Кузьмина Л.В. Методы удаления старых лакокрасочных покрытий // Лакокрасочные материалы и их применение. 1982, №2, с.33-36.
4. Ицко Э.Ф. Удаление лакокрасочных покрытий. - Л.: Химия, 1991. - 96 с.
5. Ицко Э.Ф., Дринберг А.С. Удаление лакокрасочных покрытий. - М.: "Издательство "ЛКМ-пресс", 2010. - 116 с.
6. А.С. №633885 (СССР). МКИ С09Д 9/00. Состав для удаления лакокрасочных покрытий / А.В. Нарбут и др. Заявл. 23.03.77. Опубл. 25.11.78 в Б.И. №43.
Композиция для удаления толстослойных полимочевинных, полиуретановых и полимочевинуретановых покрытий, использующихся для наружной антикоррозионной защиты металлических труб магистральных и промысловых нефте-, газопроводов и продуктопроводов, а также фасонных соединительных деталей, фитингов, запорной арматуры и монтажных узлов, труб и арматуры компрессорных и насосных станций, станций подземного хранения газа и нефтехранилищ в условиях заводского и трассового нанесения покрытий, включающая активный хлорорганический растворитель - метиленхлорид, полярный апротонный сорастворитель - N,N-диметилформамид, полимерный загуститель -поливинилхлоридную хлорированную смолу, замедлитель испарения, разрыхлитель и поверхностно-активное вещество, отличающаяся тем, что в качестве замедлителя испарения она содержит парафиновое или вазелиновое масло, а в качестве разрыхлителя, выполняющего одновременно роль поверхностно-активного вещества, содержит дистиллированное талловое масло или жирные кислоты таллового масла, имеющие кислотное число 165-195 мг КОН/г, при следующем соотношении между ингредиентами композиции, мас.%:
| N,N-диметилформамид | 30,0-35,0 |
| поливинилхлоридная хлорированная смола | 20,0-25,0 |
| парафиновое или вазелиновое масло | 0,3-1,0 |
| дистиллированное талловое масло или | |
| жирные кислоты таллового масла | 10,0-15,0 |
| метиленхлорид | остальное до 100,0 |
