BRPI1005582A2 - fita de vinil de proteÇço anti-corrosiva e mecÂnica - Google Patents

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BRPI1005582A2
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Mitsuo Milton Yamasihita
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Abstract

FITA DE VINIL DE PROTEÇçO ANTI-CORROSIVA E MECÂNICA. A presente invenção se refere a uma fita para proteção anti-corrosiva de tubos de aço usada primordialmente em casos de reparação e manutenção, compreendendo essa uma fita de base vinílica laminada com um adesivo à base de borracha nitrílica. A fita da presente invenção compreende uma parte adesiva e uma parte não adesiva. O material da presente invenção exibe uma boa capacidade de conformação às superfícies irregulares, boa elasticidade, boa resistência ao impacto, excelente adesão no tubo e bom descolamento catódico.

Description

"FITA DE VINIL DE PROTEÇÃO ANTI-CORROSIVA E MECÂNICA" Campo da invenção
O presente pedido se situa na área de fitas desenvolvidas para proteger as tubulações (que transportam gás ou líquido) das agressões do solo e da atmosfera, incluindo-se manutenção e reparo de tubos.
Antecedentes
Os produtos comercialmente disponíveis no mercado normalmente possuem as se- guintes características:
- Iniciador de base asfáltica;
- Fita de polietileno preta laminada com adesivo de base asfáltica; e
- Fita de polietileno branca usada para proteção mecânica do sistema.
Outros produtos comercialmente disponíveis não satisfazem as exigências do mercado e não contam com a elevada adesão necessária, portanto, não poderiam ser usados nessa apli- cação. Esses produtos são usados para aplicações que não necessitam de elevada resistência mecânica e nos casos onde o tubo já está revestido com uma cobertura anti-corrosiva. A pre- sente invenção proporciona níveis superiores de adesão, umidade e resistência química e me- cânica e um bom descolamento catódico.
Grande parte dos documentos do estado da técnica se refere ao uso de fitas ou de ou- tros produtos para proteção de tubos compostos de matéria prima de base betuminosa. Alguns documentos reivindicam uma fita de polietileno e também sistemas reticulados, porém, nenhum deles usa uma base de PVC similar à invenção e dotada das mesmas características.
A Patente HUT057247 descreve um sistema anti-corrosivo e isolante a base de betu- me que é construído de três camadas isto é, uma camada de base, uma camada intermediária e uma camada de reflexão luminosa. A composição consiste em uma mistura de 15-35 partes por peso de betume com 80-100 0C de faixa de amolecimento, 3-8 partes em peso de betume com mais de 100 0Cde ponto de amolecimento. 0,1-1,5 pontos por peso de copolímero de estireno- butadieno-estireno, 1,8-4,8 partes em peso de óleo de semente de linho-verniz, 1,2-3,2 partes por peso de resina modificada, 20-60 partes por peso de solvente de hidrocarboneto apoiar, 6- 26 partes por peso de giz em pó, 1-3 partes por peso de sílica gel ou zeólita, 6-12 partes por peso de asbestos ou fibra de polipropileno, 15-27 de pasta de alumínio, 0,1-1,5 partes por peso de naftenato de cobalto ou cobre.
A Patente RU2325585 descreve um método destinado a proteger da corrosão as tubu- lações de processo, campo e coletoras para transporte ou líquido. O método inclui a limpeza da superfície externa de tubulações da cobertura antiga e da ferrugem, aplicando uma camada de iniciador sobre a superfície externa das tubulações, enrolando em espiral o material isolante anti-corrosivo sobreposto à camada do iniciador e enrolando em espiral com sobreposição da camada externa de envoltório da fita polimérica na camada de material isolante anti-corrosivo, na qual o iniciador é aplicado na superfície seca da tubulação, o enrolamento espiralado do ma- terial isolante anti-corrosivo é realizado sobre o iniciador úmido pelo método de usinagem a par- tir de três bobinas, onde o material isolante anti-corrosivo é uma camada de composto de adesi- vo de polímero-betume contendo uma trama de vidro reforçada, e o enrolamento espiralado da fita é realizado com sobreposição, onde a camada de envoltório externa é uma fita, que constitui um material helicoidal produzido pela aplicação de composto de adesivo fundido sobre a fita de polietileno com base em fita termo encolhida ou polietileno estabilizado por ação térmica e lumi- nosa. Efeito: aumenta a confiabilidade e a vida útil da tubulação.
A Patente UA 75225 se refere a uma fita anti-corrosiva polimérica consistindo de uma camada de polietileno reticulada de radiação protetora e camada adesiva pegajosa a base de Acrilonitrila, resina sintética, carbono comercial, asfalto de petróleo, óxido de metal, carga mine- ral, estabilizador térmico. A composição de camada polimérica protetora inclui dióxido de titânio e sensibilizante, e a composição da camada adesiva pegajosa contém adicionalmente copolí- mero de epóxi de etileno e borracha natural oligomérica. A Patente RU2199051 descreve uma fita que tem uma base constituída de material po-
limérico e uma camada de adesivo elaborada a partir de uma mistura do polímero ASMOL e betume no teor de 30%. A camada de adesivo é protegida por meio de um anti-adesivo elabo- rado a partir de tereftalato de polietileno. Como base polimérica, é usada uma fita termo- encolhível.
A Patente JP01017881 se refere a uma composição anti-corrosiva a base de petrola-
tum, etc., contendo ácido tanínico com tamanho a 40.mu., um plastificante, como a cera, e uma carga como a sílica e argila que são misturadas para obter uma composição anti-corrosiva pas- tosa. A composição obtida é revestida em ambos os lados de um material base de um material poroso, como pano não tecido e feltro ou o laminado do material poroso e o filme de PE, PP, PVC, etc., com baixa permeabilidade ao gás para obter uma folha ou fita anti-corrosiva. A folha protetora porosa consistindo em pano ou rayon (não) tecido, fibra acrílica, fibra de poliéster, etc., com 5-50% de porosidade, com espessura de 1-3.000.mu., e tamanho igual ou superior à folha ou fita, é laminada em um ou ambos os lados da folha ou fita.
A Patente W09516160 descreve um método que confere proteção à corrosão a uma área articulada em uma linha tubular marítima revestida para lastro e uma fita adequada para uso naquele método. A linha tubular compreende uma pluralidade de tubos (2), cada um deles com uma cobertura anti-corrosão (4) e uma cobertura de lastro (6) aplicada sobre a cobertura anti-corrosão (4). O método compreende (a) aplicar com um envoltório circunferencial: (i) um primeiro elemento de fita compreendendo um filme de reforço a prova d'água flexível e termo- resistente (22) como um filme de PVC de alta temperatura e uma camada adesiva sensível à pressão (28) com uma largura envolvente e aderida ao primeiro comprimento da junta do tubo exposto (2a) em ambos os lados de uma junta soldada (4b) e ao menos parcialmente sobreja- cente e aderida a um segundo comprimento da junta adjacente ao primeiro comprimento da junta em cada um dos lados da junta revestida pela cobertura anti-corrosão, mas não por uma cobertura de lastro; e (ii) um segundo elemento de fita (24) compreendendo um filme resistente à abrasão com elevado ponto de fusão, como um filme de poliéster com uma largura inferior à largura do primeiro elemento de fita (22) e que é laminada no centro da superfície externa da primeira fita, assim como quando aplicada sobre o primeiro comprimento da junta do tubo ex- posto (2a) e não sobrejacente ao segundo comprimento da junta (4b), e (b) preenchimento do volume da junta (10). O primeiro e segundo elementos das fitas são convenientemente forneci- dos na forma de uma fita pré-laminada com a camada adesiva sensível à pressão (28) protegida por um filme ou papel de liberação (30).
A Patente RU2319891 descreve a produção de materiais usados para proteção à cor- rosão dos tubos e sistemas de aparafusamento; proteção de artigos tubulares lineares externos em aço que transportam de produtos de gás natural, óleo e petróleo contra a corrosão subterrâ- nea e atmosférica. Substância: o adesivo sugerido contém betume 40/180 (ou 45/190), agente plastificante e polímero; usado como polímero um elastômero termoelástico de estireno- butadieno; como agente plastificante é usado o óleo-6 na seguinte concentração de componen- tes, massa-%: betume, 77-99; polímero, 0,5-15; agente plastificante, 0,5-8. O adesivo polimérico betuminoso é aplicado sobre a base polimérica no estado fundido por método mecanizado; base de polietileno reticulada ou fita de PVC foi usada como base. O material helicoidal então obtido é usado como invólucro para o isolamento dos tubos. Efeito: aumento da proteção à corrosão dos tubos em decorrência da maior adesão do adesivo ao aço e à base; aumento da resistência ao congelamento.
A Patente KR20020072818 descreve uma estrutura à prova de corrosão de um feixe de tubo de aço que é fornecida para manter uma estrutura semi-permanentemente impedindo a corrosão. A estrutura à prova de corrosão de um feixe de tubo de aço compreende: uma fita de petrolatum (12) revestida ao longo de uma zona inter-marés e uma zona de lubrificação por sal- pique de um feixe de tubo de aço (10) que se mantém limpo por meio de uma bomba de jato de água de alta pressão que utiliza a água do mar; uma folha de PVC (Cloreto de Polivinila) (14) que reveste uma fita de petrolatum (12); uma cobertura de H.D.P.E (Polietileno de Alta Densida- de) (20) instalado próximo à parte da folha de PVC (14) e fixado por meio de um prendedor; a uma peça aerodinâmica para proteção da cobertura (30) instalada externamente à cobertura de H.D.P.E (20); resinas epóxis de endurecimento submarino (35) calafetar finamente sobre uma junta entre a cobertura de H.D.P.E (20) e o concreto; e uma banda de aço (40) contendo um flange e uma chapa de aço de apoio. Sumário
A presente invenção se refere a uma fita para proteção anti-corrosiva e mecânica de tubos de aço usada primordialmente em casos de reparação e manutenção, compreendendo essa uma fita de base vinílica laminada com um adesivo à base de borracha nitrílica. A fita da presente invenção compreende uma parte adesiva e uma parte não adesiva.
A fita foi projetada para ser aplicada em combinação com um revestimento anti- corrosivo comercialmente disponível, que, nesse caso, atua como iniciador. Devido à compatibi- Iidade entre a fita e o iniciador, a adesão entre eles e no reforço de vinil é muito elevada. A fita pode ser usada na proteção mecânica e anti-corrosiva de tubos aéreos e subterrâneos.
O material da presente invenção exibe uma boa capacidade de conformação às super- fícies irregulares, boa elasticidade, boa resistência ao impacto, excelente adesão no tubo e boa descolamento catódico.
O produto da presente invenção é uma fita de vinil recoberta com adesivo de borracha
PSA.
O sumário da presente invenção, apresentado acima, não se destina a descrever cada uma das modalidades ilustradas ou todas as implantações da presente invenção. As figuras e a descrição detalhada a seguir exemplificam mais particularmente essas modalidades.
Breve Descrição dos Desenhos
A presente invenção será descrita, ainda, com referência aos desenhos em anexo, sendo que:
A Figura 1 é uma ilustração de uma tubulação típica onde a presente invenção é usualmente aplicada;
A Figura 2 é uma ilustração de uma tubulação típica onde foi aplicado o inicia-
dor/revestimento;
A Figura 3 mostra uma ilustração de uma tubulação típica onde foi aplicada a fita a-
desiva.
Embora a invenção seja adaptável a diversas modificações e formas alternativas,
especificidades da mesma foram mostradas a título de exemplo nos desenhos e serão descritas em detalhe. Deve-se compreender, no entanto, que a intenção não é limitar a invenção às modalidades específicas descritas. Ao contrário, a intenção é incluir todas as modificações, equivalências e alternativas contidas no escopo da invenção conforme defi- nido pelas reivindicações em anexo.
Descrição Detalhada da Invenção
Na descrição detalhada a seguir das modalidades preferenciais, faz-se referência aos desenhos em anexo, que ilustram realizações específicas nas quais a invenção pode ser prati- cada. As modalidades ilustradas não se destinam a ser completas por todas as modalidades de acordo com a invenção. Deve-se entender que outras modalidades podem ser utilizadas e que
podem ser feitas alterações estruturais ou lógicas sem se divergir do escopo da presente inven- ção. Portanto, a descrição detalhada a seguir não deve ser adotada em caráter limitador, e o escopo da presente invenção é definido pelas reivindicações em anexo. A presente descrição refere-se a uma fita de vinil de proteção anti-corrosiva com- preendendo uma parte adesiva e outra parte não adesiva, em que a parte adesiva compre- ende:
de cerca de 30,7 a cerca de 34,0 % em peso de borracha de acrilonitrila butadieno (NBR) sólida;
de cerca de 0,57 a cerca de 0,63 % em peso de antioxidante; de cerca de 9,7 a cerca de 12,9 % em peso de resina de hidrocarboneto; de cerca de 1,52 a cerca de 1,68 % em peso de oxido de zinco; de cerca de 8,7 a cerca de 9,5 % em peso de borracha de acrilonitrila butadieno (NBR) líquida;
de cerca de 4,0 a cerca de 4,4 % em peso de alumínio hidrossilicado; de cerca de 5,5 a cerca de 7,5 % em peso de ftalato de diisononila; de cerca de 0,66 a cerca de 0,74 % em peso de negro de fumo; de cerca de 1,5 a cerca de 1,7 % em peso de sílica amorfa; e de cerca de 25,8 a cerca de 38,8 % em peso de carbonato de magnésio e cálcio.
Preferencialmente, a parte adesiva da fita compreende 32,3 % em peso de borra- cha de acrilonitrila butadieno (NBR) sólida, 0,6 % em peso de antioxidante, 11,3 % em peso de resina de hidrocarboneto, 1,6 % em peso de óxido de zinco, 9,1 % em peso de borracha de acrilonitrila butadieno (NBR) líquida, 4,2 % em peso de alumínio hidrossilicado, 6,5 % em peso de ftalato de diisononila, 0,7 % em peso de negro de fumo, 1,6 % em peso de sílica amorfa e 32,1 % em peso de carbonato de magnésio e cálcio, com base no peso total da composição.
A parte não adesiva compreende uma base vinílica na forma de filme de formulação comumente encontrada no estado da técnica, preferencialmente de espessura entre 0,20 a 0,40 mm, mais preferencialmente ainda de 0,25 a 0,35 mm.
A função principal do produto da presente invenção é aumentar a durabilidade da tubulação, protegendo-a contra a oxidação produzida pela agressão subterrânea e do tempo e evitando reparos e esvaziamentos. O revestimento é aplicado sobre o tubo, e em seguida é envolvida pela fita, promovendo a proteção do tubo. A fita é de aplicação fácil e rápida no campo, pois dispensa qualquer forma de
aquecimento, não sendo necessária a mistura com diferentes componentes ou passar pelo processo de cura.
Devido à compatibilidade entre iniciador, adesivo e filme vinílico o sistema apresenta excelente adesão, garantindo uma proteção superior ao tubo. Iniciador e a fita apresentam uma baixíssima pegajosidade quando tocados com as
mãos. Na prática, isto é muito importante, pois pode haver contaminação do produto devido ao pó e à sujeira no campo, quando aplicados. Portanto, depois que a fita é aplicada sobre o iniciador, há entre eles uma elevada interação química e após alguns minutos a adesão é iniciada.
A primeira etapa é preparar de forma apropriada a superfície do tubo. Preferencialmente, a superfície deve ser limpa com um solvente adequado e em seguida com jateamento de areia, granalha de aço, lixamento, escovamento ou ainda outras formas de preparação da superfície.
A segunda etapa é a aplicação do iniciador com um pincel ou rolo de pintura e aguardar secagem, o que geralmente ocorre entre 5 a 10 minutos, dependendo da condição climática de calor e umidade. A terceira é a aplicação de uma fita de PVC, preferencialmente com uma
sobreposição mínima de 50% envolvendo o tubo.
Exemplos
Os objetivos e vantagens desta invenção são ilustrados adicionalmente pelos e- xemplos a seguir, porém, os materiais e quantidades particulares relatados nestes exem- pios, bem como outras condições e detalhes, não devem ser interpretados para limitar indevidamente esta invenção.
Relação de materiais usados:
Composição do Adesivo (Adesivo de fita) - O principal fator desta invenção é o adesivo que promove uma elevada adesão / compatibilidade entre o filme de PVC e iniciador anti-corrosivo.
Material Nome Comercial Fornecedor Peso na composição (%) Faixa de peso (%) Borracha de acrilonitrila butadieno (NBR) NBR 3350 Petroflex 32,3 30,7 - 34,0 Anti-oxidante Wingstay Goodyear 0,6 0,57-0,63 Resina de hidrocarboneto Unilene A 80 Petroquímica União (PQU) 11,3 9,7-12,9 Óxido de zinco Oxido de zinco Votorantim Metais 1,6 1,52-1,68 Borracha de acrilonitrila butadieno (NBR) Líquida Nipol 1312 Zeon 9,1 8,7-9,5 Alumínio hidrossilicado SACA C5 Itatex Especialidades Minerais 4,2 4,0 - 4,4 Ftalato de diisononil DINP Exxon 6,5 5,5-7,5 Negro de Carbono Negro de Carbono Columbian Chemicals 0,7 0,66 - 0,74 Sílica Amorfa Ultrasil VN3 Degussa 1,6 1,5-1,7 Carbonato de Cálcio e Magnésio Dolomita Brasilminas Indústria e Comércio LTDA 32,1 25,8 - 38,8
O adesivo da fita é produzido da forma como usualmente se processam formulações de borracha.
Em uma primeira etapa, a borracha de acrilonitrila butadieno sólida é trabalhada em moinho de rolos, onde vão sendo adicionados anti-oxidante, resina de hidrocarboneto e oxido de zinco; a base de borracha obtida nessa etapa é retirada em mantas.
Em uma segunda etapa, a base de borracha obtida na etapa anterior é levada a quente a um equipamento misturador, o qual gradualmente tritura, a base de borracha e permite a incorporação de outras substâncias, que vão sendo adicionadas ao longo do processo, tais como resina de hidrocarboneto, sílica amorfa, borracha de acrilonitrila butadieno líquida, alumínio hidrossilicado, negro de fumo, carbonato de cálcio e magnésio, plastificante. Quando todas as substâncias adicionadas houverem sido homogeneamente incorporadas, obtém-se uma massa de aparência uniforme.
Em uma terceira etapa, o adesivo de fita obtido na etapa anterior é laminado ao filme vinílico através de uma das duas possibilidades descritas a seguir: na primeira possibilidade, a massa adesiva passa por um processo de extrusão a quente e vai sendo depositada sobre o filme vinílico diretamente na saída da extrusora, sendo a seguir recorberta por um papel protetor, permitindo que a fita seja enrolada; na segunda possibilidade, a massa adesiva é processada em um conjunto de cilindros do tipo calandra até que atinja a espessura adequada, e então é laminada sobre o filme vinílico, sendo a seguir recorberta por um papel protetor, permitindo que a fita seja enrolada.
A Tabela I abaixo mostra as propriedades típicas para o revestimento anticorrosivo, de acordo com as normas padrão.
Tabela I
Propriedade Método do Teste Resultados 2-) Solvente Alifático 3-) Solids (%) ASTM D1644 25 4-) Viscosidade (medidor Ford n° 4) (seg) ASTM D1200 135 5-) Tempo de secagem (min) ASTM D1640 15 6-) Temperatura de Aplicação 10-50 (0C) 7-) Densidade 25°C (g/cm3) ASTM D1475 0,88
O revestimento anticorrosivo foi avaliado na propriedade de descolamento catódico através do método de teste descrito na ASTM G8, após período de condicionamento de 28 dias. A especificação para esse teste é de que ocorra descolamento máximo de 15 mm. Os resultados obtidos foram de, em média 5 mm, atendendo à norma em questão.
A Tabela Il abaixo mostra a comparação entre a fita comercialmente disponível e
aquela da presente invenção.
Tabela Il
Propriedades Método de Teste fita comercialmente disponível Invenção 1-) Cor Visual Preto Preto 2-) Espessura de filme (mm) ASTM D1000 0,220 0,300 3-) Espessura de adesivo (mm) 0,030 0,700 4-) Total Espessura de fita (mm) ASTM D1000 0,250 1,000 5-) Resistência à tração (N/mm) ASTM D1000 6,7 7,5 6-) Elongamento (%) ASTM D1000 302 322 7-) Resistência ao isolamento (ohms) ASTM D 257 > 10ia >1013 8-) Resistência ao rasgamento Longitudinal (N) ASTM D1004 27,6 32,14 9-) Resistência ao rasgamento Transversal (N) ASTM D1004 26,3 32,58 10-) Resistência ao impacto (J) ASTM G14 1,23 7,5 11-) Resistência Química pH de 4 a 10 ASTM D543 Ausência de ataque Ausência de ataque 12-) Resistência ao ASTM G21 30% de Ausência de Crescimento de Fungos crescimento crescimento 13-) Adesão ao iniciador após 24hs (N/mm) ASTM D100 (Método A) 0,17 2,30 14-) Adesão ao reforço após 24hs (N/mm) ASTM D1000 0,30 2,35
A principal diferença entre os produtos conforme mostrados na tabela acima se relaciona à adesão e à resistência ao crescimento de fungos.
A adesão ao iniciador aumenta de 0,17 N/mm a 2,30 N/mm, e a adesão ao reforço aumenta de 0,30 N/mm a 2,35 N/mm usando o adesivo como adesivo.
A Resistência ao Crescimento de Fungos diminui de 30% a 0%. Isso significa um
aumento da durabilidade do tubo.
Várias modificações óbvias deste produto, bem como as numerosas estruturas às quais a presente invenção pode ser aplicável serão prontamente aparentes para os versados na técnica após a análise do presente relatório descritivo e são, portanto, consideradas como per- tencentes ao escopo da invenção.

Claims (4)

1. Fita de vinil de proteção anti-corrosiva e mecânica, CARACTERIZADA pelo fato de que a parte adesiva compreende: de cerca de 30,7 a cerca de 34,0 % em peso de borracha de acrilonitrila butadieno (NBR) sólida; de cerca de 0,57 a cerca de 0,63 % em peso de antioxidante; de cerca de 9,7 a cerca de 12,9 % em peso de resina de hidrocarboneto; de cerca de 1,52 a cerca de 1,68 % em peso de oxido de zinco; de cerca de 8,7 a cerca de 9,5 % em peso de borracha de acrilonitrila butadieno (NBR) líquida; de cerca de 4,0 a cerca de 4,4 % em peso de alumínio hidrossilicado; de cerca de 5,5 a cerca de 7,5 % em peso de ftalato de diisononila; de cerca de 0,66 a cerca de 0,74 % em peso de negro de fumo; de cerca de 1,5 a cerca de 1,7 % em peso de sílica amorfa; e de cerca de 25,8 a cerca de 38,8 % em peso de carbonato de magnésio e cálcio.
2. Fita, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a par- te adesiva compreende, preferencialmente, 32,3 % em peso de borracha de acrilonitrila bu- tadieno (NBR) sólida, 0,6 % em peso de antioxidante, 11,3 % em peso de resina de hidro- carboneto, 1,6 % em peso de óxido de zinco, 9,1 % em peso de borracha de acrilonitrila bu- tadieno (NBR) líquida, 4,2 % em peso de alumínio hidrossilicado, 6,5 % em peso de ftalato de diisononila, 0,7 % em peso de negro de fumo, 1,6 % em peso de sílica amorfa e 32,1 % em peso de carbonato de magnésio e cálcio, com base no peso total da composição.
3. Fita de vinil de proteção anti-corrosiva e mecânica, CARACTERIZADA pelo fato de que a parte não adesiva compreende uma base vinílica na forma de filme de formulação comumente encontrada no estado da técnica, preferencialmente de espessura entre 0,20 a 0,40 mm, mais preferencialmente ainda de 0,25 a 0,35 mm.
4. Fita de vinil de proteção anti-corrosiva e mecânica, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende a parte adesiva conforme definida na reivindicação 1 e a parte não ade- siva conforme definida na reivindicação 3.
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