PROCEDIMIENTO PARA REPARAR RECUBRIMIENTOS DE PLÁSTICO DE TUBOS DE METAL
MEMORIA DESCRIPTIVA
La presente invención se refiere a un procedimiento para reparar recubrimientos de plástico de tubos de metal, que permite hacer las reparaciones en un tiempo muy corto. Los tubos de metal, hechos usualmente de acero, recubiertos con material de plástico, se utilizan ampliamente en tuberías de edificios que transportan materiales fluidos, tales como aceite, gas natural o agua, incluso a gran distancia. Dichas tuberías deben ser capaces de soportar las condiciones ambientales más diversas y, en ciertos casos, las altas temperaturas que se mantienen en la proximidad de las estaciones de bombeo, por ejemplo, o que pueden ser típicas de ciertos fluidos extraídos del subsuelo. Para evitar puntos débiles a lo largo de la línea es necesario, por lo tanto, que los segmentos dañados o removidos del recubrimiento de plástico (donde los tubos están soldados entre sí, por ejemplo) sean reparados de tal forma que las propiedades mecánicas sean tan homogéneas como sea posible con las del recubrimiento original. En respuesta a dichas necesidades, existen materiales y métodos conocidos en la técnica que permiten alcanzar dicho objetivo con resultados satisfactorios. Sin embargo, cuando la porción dañada del recubrimiento es bastante extensa (por ejemplo, cuando el recubrimiento ha sido removido para soldar los tubos), se requieren técnicas de reparación complicadas que tardan mucho tiempo, y aparatos sofisticados y costosos, tales como hornos de inducción. Actualmente, se ha perfeccionado un método de reparación particularmente rápido y eficiente que permite limitar el uso del horno de inducción a la fase de calentamiento que precede a la aplicación del apresto, y para llevar a cabo las otras fases de calentamiento utilizando una llama protegida por gas inerte (tal como nitrógeno, por ejemplo) . Dicho procedimiento es particularmente adecuado para reparar recubrimientos de poliolefina, preferiblemente recubrimientos de polipropileno y/o polietileno. Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es un procedimiento para reparar recubrimientos de tubos de metal hechos de materiales de plástico (en particular poliolefina, preferiblemente recubrimientos de polipropileno y/o polietileno), que comprende las siguientes fases de operación:
1) lijado (precedido opcionalmente por remoción de substancias grasosas e incrustantes) de la porción expuesta del tubo de metal (es decir, el que está sin recubrimiento), 2) aplicación de corazas hechas de un material rígido (tal como acero, por ejemplo) sobre los bordes del recubrimiento existente alrededor de la porción expuesta, 3) calentamiento de la porción expuesta mediante inducción (en particular con hornos de inducción) a una temperatura que varía de 140 a 270°C, preferiblemente de 170 a 240°C, 4) aplicación, sobre la porción expuesta, de un apresto epóxico en forma de polvo, y un adhesivo de poliolefina en forma de polvo, 5) remoción de las corazas rígidas y aplicación del recubrimiento, en forma de una cinta de poliolefina, mediante envoltura y calentamiento con una llama protegida con gas inerte. Preferiblemente, el tamaño de las corazas que se utilizan en la fase 2) es tal que traslapan el recubrimiento existente en aproximadamente 10 cm desde los bordes. Dichas corazas tienen el propósito de evitar que el recubrimiento se parta y se levante durante el calentamiento de la fase 3) . En la fase 4), el apresto epóxico en forma de polvo y el adhesivo de poliolefina en forma de polvo se aplican preferiblemente utilizando inyectores, que son alimentados desde un lecho fluido mediante una bomba que aspira los polvos utilizando el efecto de Venturi. Dichos inyectores pueden estar equipados con un sistema para la carga electrostática de los polvos. Varias soluciones alternativas son posibles para la fase 5). En particular, la fase 5) puede comprender los siguientes pasos: 5i) remoción de las corazas rígidas, 5ii) calentamiento de la porción expuesta y la parte circundante del recubrimiento existente mediante una llama protegida con gas inerte, 5iii) aplicación de un adhesivo de poliolefina en forma de polvo sobre el recubrimiento existente mediante aspersión con llama, 5iv) aplicación, mediante envoltura, de una cinta de poliolefina (en particular una cinta de polipropileno y/o polietileno) que tiene preferiblemente un espesor de 800 mieras, sobre la porción expuesta y sobre el área circundante del recubrimiento existente, preferiblemente traslapando los bordes de la cinta que está siendo envuelta en 50 a 70% de su ancho, 5v) calentamiento de toda la envoltura con la llama anteriormente mencionada y, opcionalmente, 5vi) enfriamiento de dicha envoltura, por ejemplo, con agua atomizada. En el paso 5iv), el área del recubrimiento existente, rodeando a la porción expuesta, que está cubierta con la cinta, consiste preferiblemente de por lo menos 1.5 a 2 vueltas de dicha cinta a ambos lados del tubo que rodea a dicha porción expuesta. Como alternativa, la fase 5) puede comprender los siguientes pasos: 5.1) aplicación opcional, mediante aspersión con llama, de una capa adicional de adhesivo de poliolefina en forma de polvo (en caso de que se quisiera aumentar el espesor del recubrimiento), 5.2) aplicación, mediante envoltura, de una cinta de poliolefina (en particular una cinta de polipropileno y/o polietileno) sobre la porción expuesta y sobre las corazas hechas de material rígido, preferiblemente con un traslape de aproximadamente 50% del ancho de la cinta, ambas en los bordes de la cinta que está siendo envuelta, así como también donde dicha cinta se envuelve alrededor de las corazas, 5.3) remoción de dichas corazas, así como también de las porciones de la cinta que traslapan las corazas, 5.4) calentamiento, mediante una llama protegida con gas inerte, de toda la envoltura, así como también del área alrededor del recubrimiento existente y el recubrimiento recién aplicado, y aplicación de un adhesivo de poliolefina en forma de polvo sobre la última área mediante aspersión con llama. El propósito del paso 5.4) es formar un enlace entre el recubrimiento existente y el recubrimiento recién aplicado. Como alternativa adicional, la fase 5) puede comprender los siguientes pasos: 5a) remoción de las coraza rígidas, 5b) aplicación, mediante aspersión con llama, de una capa adicional de adhesivo de poliolefina en forma de polvo, teniendo preferiblemente un espesor de aproximadamente 500 a 600 mieras, 5c) aplicación de una cinta de poliolefina (en particular una cinta de polipropileno y/o polietileno) sin traslaparla sobre el recubrimiento existente, dicha cinta habiendo sido precalentada (preferiblemente a 80 a 90°C), siendo tan ancha como toda la porción expuesta, y teniendo preferiblemente un espesor de 1.2 a 1.3 mm, 5d) calentamiento del área donde el recubrimiento existente se encuentra con el recubrimiento recién aplicado, mediante una llama protegida con gas inerte, y aplicación de un adhesivo de poliolefina en forma de polvo a dicha área mediante aspersión con llama. El paso 5c ) requie re cie rto g rado de p recisión al apli ca r la ci nta sob re el á rea que va a recub ri rse sin inco rpo ra r bu rbujas de ai re . El paso 5d) tiene el p ropósito de fo rma r un enlace ent re el recub rimiento existente y el recub rimiento recién apl icado . En todos los pasos anteriores que requieren calentamiento con llama, excluyendo el caso particular de aspersión con llama, la temperatura de dicho calentamiento varía preferiblemente de 80 a 200°C. Como se mencionó anteriormente, la llama utilizada es protegida por un gas inerte, tal como nitrógeno, por ejemplo. El propósito de dicha protección es evitar o reducir el contacto entre el aire y el polímero que es fundido por la llama, evitando así la oxidación y la degradación del polímero, lo cual causa una reducción notable de la vida del recubrimiento, especialmente cuando la temperatura de operación del tubo recubierto excede 80°C. Dicha llama protegida puede obtener con inyectores o aspersores que tienen una boquilla central para asperjar polvos, y algunos círculos concéntricos de boquillas. Un gas combustible (tal como metano, propano, butano, por ejemplo) se alimenta a través de uno o más círculos de boquillas, mientras que el gas inerte se alimenta a través de uno o más círculos concéntricos de boquillas para proveer la protección. Así, se obtiene una llama protegida (es decir, capaz de prevenir la degradación del polímero con el que entra en contacto) mediante encendido del gas combustible. Dichos inyectores o aspersores se utilizan también para aplicar el adhesivo de poliolefina en forma de polvo mediante el método de aspersión con llama. En este caso, la superficie de las partículas de polvo del adhesivo de poliolefina se calienta a una temperatura que varía de 50 a 240°C mediante la llama. Preferiblemente, el adhesivo en forma de polvo está hecho de una composición de poliolefina que comprende en peso: A) de 30% a 94%, preferiblemente de 50% a 85%, de polipropileno o polietileno (HDPE, LDPE o LLDPE), o un copolímero aleatorio cristalino de propileno/etileno o de propileno/etileno/a-olefina de C4-C10;
B) de 0% a 70%, preferiblemente de 5% a 40%, de un polímero elastomérico de etileno/propileno o etileno/1-buteno; C) de 0.5% a 10%, preferiblemente de 2% a 40%, de polipropileno o polietileno (HDPE, LDPE o LLDPE) modificado con grupos polares (en particular, mediante injerto parcial o total de anhídrido maléico o ácido isoforonebismaleámico) en cantidades que varían de 0.5 a 10%; D) de 0% a 0.5%, preferiblemente de 0.1 a 0.5%, de un agente de nucleación, tal como dibencilidensorbitol o talco, por ejemplo; E) de 0% a 10%, preferiblemente de 6% a 10%, de dióxido de titanio; dicha composición teniendo un índice de fusión L (ASTM D 1238 L) que varía de 3 a 150, preferiblemente de 5 a 90 g/10 minutos si la composición es predominantemente a base de polipropileno, o un índice de fusión E (AST D 1238 E) que varía de 0.1 a 20, preferiblemente de 0.5 a 15 g/10 minutos si la composición es predominantemente a base de polietileno, y siendo en forma de polvo con un diámetro de las partículas no excediendo de 600 micrómetros, con la siguiente distribución de tamaño de partícula (porcentajes en peso): no más de 25%, preferiblemente no más de 4%, del polvo que tiene un diámetro de las partículas que varía de 300 a 450 micrómetros; - no más de 10%, preferiblemente no más de 0.6%, del polvo que tiene un diámetro de las partículas mayor de 450 micrómetros. Preferiblemente, una composición "predominantemente a base de polipropileno" es una composición en donde el componente (A) está hecho de prolipropileno o un copolímero aleatorio cristalino de propileno/etileno o de propileno/etileno/a-olefina de O, -Cío, mientras que una composición "predominantemente a base de polietileno" es una composición en donde el componente (A) está hecho de polietileno. Ejemplos de a-olefinas de G4-C10 opcionalmente presentes en el componente (A) son: 1-buteno; 1-hexeno; 1-octeno; y 4-metil-l-penteno. Cuando están presentes, las a-olefinas de C -C10 varían en cantidad de 2% a 10% en peso. Ejemplos de la composición de poliolefina anteriormente mencionada se describen en la solicitud de patente europea publicada n. 603 906. La cinta de poliolefina mencionada anteriormente puede estar hecha esencialmente de un homopolímero de propileno o etileno, o un copolímero de propileno con etileno y/o a-olefinas superiores (en particular C4 -Ce ) , o un copolímero de etileno con las a-olefinas superiores mencionadas anteriormente, o una mezcla de los (co)polímeros mencionados anteriormente. Ejemplos de a-olefinas de C4 -Cs son los dados anteriormente para el adhesivo de poliolefina en forma de polvo. Otros componentes que se utilizan comúnmente en la técnica, tales como rellenadores o pigmentos, pueden estar presentes en la composición de la cinta de poliolefina. En particular, la cinta de poliolefina puede estar hecha de una composición de poliolefina que comprende: a) de 10 a 60, preferiblemente de 20 a 50 partes en peso de homopolímero de polipropileno con un índice isotático mayor de 90, particularmente variando de 95 a 98, o un copolímero cristalino de propileno con etileno y/o una a-olefina de CH2=CHR, en donde R es un radical alquilo con 2 a 6 átomos de carbono, conteniendo más de 85% en peso de propileno y teniendo un índice isotático mayor de 85%; b) de 10 a 40 partes en peso de una fracción de polímero que contiene etileno, insoluble en xileno a temperatura ambiente; c) de 30 a 60, preferiblemente de 30 a 50 partes en peso de una fracción amorfa de copolímero de etileno-propileno que contiene opcionalmente proporciones menores de un dieno, soluble en xileno a temperatura ambiente, y conteniendo de 40 a 70% en peso de etileno, dicha composición de poliolefina siendo entrelazada al injertar un derivado de alquenilo de alcoxisilano y mediante reacción con agua, hasta que se obtengan valores de fraguado con calor de conformidad con la regulación CEI 20-31 menores de 175%, preferiblemente menores de 120% a 200°C y menores de 10% a 23°C. Las composiciones de polímero que comprenden (a) +
(b) + (c) se describen en la solicitud de patente europea publicada n. 400333. Normalmente, el contenido total de etileno poli erizado en las composiciones anteriormente mencionadas varía de 20 a 60% en peso. En la fracción (a), la a-olefina de CH2=CHR, en donde
R es un radical alquilo con 2 a 6 átomos de carbono, se selecciona preferiblemente a partir de 1-buteno, 1-penteno o 4-metil-1-penteno. El dieno en la fracción (c) se selecciona preferiblemente a partir de butadieno, 1,4-hexadieno, 1,5-hexadieno y etiliden-1-norborneno. El peso molecular de las diferentes fracciones (que se determina midiendo la viscocidad intrínseca en tetrahidronaftalina a 135°C) varía en función de la naturaleza de los componentes y el índice de fusión total de la composición. Preferiblemente, está comprendido dentro de los siguientes límites: - de 0.5 a 3 dl/g para la fracción (a); - de 2 a 8 dl/g para la fracción (b) + (c). El examen de microscopía electrónica de las composiciones indica que la fase dispersa está hecha del copolímero amorfo de etileno-propileno, y su tamaño promedio de partícula es menor de 2 mieras. Ejemplos preferidos de derivados de alquenilo de alcoxisilanos utilizados para obtener el entrelazamiento de las composiciones anteriormente mencionadas son viniltrietoxisilano, aliltrietoxisilano y divinildimetoxisilano. En general, los derivados de alquenilo de los alcoxisilanos se injertan a la composición mediante extrusión en presencia de peróxidos. Ejemplos de la composición de poliolefina anteriormente mencionada se describen en la solicitud de patente europea publicada n. 619 343. Como alternativa a la composición de poliolefina entrelazada anteriormente mencionada pudo utilizarse, para la cinta de poliolefina, polietileno apropiadamente entrelazado (HDPE, LDPE o LLDPE) utilizando, por ejemplo, la técnica de injerto anteriormente mencionada de un derivado de alquenilo de alcoxisilano y reacción con agua. De conformidad con una modalidad preferida, la cinta de poliolefina comprende una capa hecha esencialmente de los materiales de poliolefina anteriormente mencionados y una capa adicional coextruída por ejemplo, de un adhesivo de poliolefina. Naturalmente, durante la aplicación de la cinta, se hace que la capa de poliolefina adhesiva entre en contacto con la superficie que va a ser recubierta. Ejemplos preferidos de la composición adhesiva de poliolefina que pueden utilizarse para la capa adicional de la cinta de cinta de poliolefina anteriormente mencionada, son los descritos anteriormente para el adhesivo de poliolefina en forma de polvo. A manera de ejemplo, la reparación del recubrimiento de una unión soldada entre dos tubos de acero, que tienen un diámetro de 508 mm y un espesor de 8 mm, de los cuales se ha removido el recubrimiento de polipropileno preexistente alrededor de la unión, puede llevarse a cabo utilizando el procedimiento de la presente invención que comprende los pasos de 5i) a 5vi), utilizando los siguientes tiempos de operación:
fase 1) : 60 segundos fases 2 y 3) : 60 segundos fase 4): 60 segundos pasos 5i), 5ii) y 5iii): 40 segundos paso 5iv) : 60 segundos paso 5v): 40 segundos paso 5vi): 40 segundos
obteniendo así un recubrimiento, en el área que está siendo reparada, con un espesor de 2.5 mm aproximadamente. Esto muestra la velocidad de operación que puede obtenerse con el procedimiento de la presente invención.