WO 2005/023941 Al ??'?? ? G ?
— befare the expiralion of the time limitfor amending the For two-letter codes and other abbreviations, refer ió the "Guid- claims and to be republished in the evení of receipt of anee Notes on Codes and Abbreviations" appearing at the begin- am ndments ning ofeach regular issue of the PCT Gazette.
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ALCANOLAMINA CURABLE QUE CONTIENE COMPOSICION EPOXI DE
REVESTIMIENTO EN POLVO
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención esta dirigida a una alcanolamina curable que contiene composición epoxi de revestimiento en polvo para uso en ambas aplicaciones funcional y decorativa. En particular, esta invención esta dirigida a una composición curable epoxi de revestimiento en polvo que tiene adhesión mejorada a un sustrato bajo condiciones de calentamiento y humedad. Esta invención también se refiere a un revestimiento en polvo que tiene resistencia mejorada al desplegado catódico, de tal manera que la adhesión de la alcanolamina que contiene una composición epoxi de revestimiento en polvo de la presente invención al sustrato es mejorada. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Debido a sus propiedades físicas y químicas, tal como resistencia alta al ataque químico y buena adhesión a varios sustratos, resinas epoxi son útiles en la preparación de revestimientos en polvo. Convencionalmente, un sistema aglutinante de un revestimiento epoxi en polvo es preparado por aleación de una resina epoxi con un coreactante, tal como un compuesto que contiene cualquiera de uno o más grupos reactivos hidroxilo fenolicos, o uno o más grupos de amina reactivos que son capaces de reaccionar con los grupos Kef.: 170437
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epóxidos para formar un revestimiento duro, infusible. Este sistema aglutinante de revestimiento epoxi en polvo puede luego ser combinado con otros aditivos tal como, agentes adicionales de curado, pigmentos, agentes de control de flujo, etc. para formar una composición epoxi de revestimiento en polvo conveniente para recubrir sustratos metálicos . Generalmente, la adhesión de composiciones epoxi de revestimiento en polvo para sustratos es adecuada. Sin embargo, la adhesión de las composiciones epoxi de revestimiento en polvo actualmente convenientes para sustratos metálicos bajo condiciones de calentamiento y humedad continua es un problema. Esto es especialmente cierto de las composiciones epoxi de revestimiento en polvo actualmente convenientes para recubrir varillas y el interior y exterior de las tuberías. La Patente U.S. No. 4,678,712 de Elliot y Patente U.S. No.4, 330, 644 de Alien divulga varias composiciones epoxi de revestimiento en polvo de varillas y tubería que tienen la resina epoxi pre-reactiva con una hidroxil amina para formar un aducto amina-epoxi previa a ser adicionada al polvo de premezclado. Sin embargo, tales revestimientos en polvo aún sufren de poca resistencia a la humedad. Los revestimientos epoxi en polvo han sido también usados en el pasado en líneas de tuberías de gas y aceite para prevenir la corrosión, así como, facilitar la protección
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catódica de la tubería. La protección catódica es otro medio para prevenir la corrosión del hierro que contiene materiales metálicos, tal como acero en condiciones húmedas que contienen electrolitos, por ejemplo, salmuera y soluciones de sal. En general, la protección catódica previene la disolución del hierro que contiene material metálico por mantener el material como un cátodo e inhibir la ionización del hierro contenido ahí. El hierro que contiene material metálico, sin embargo, no es generalmente usado por este mismo para proporcionar protección catódica debido a que cuando la porción de hierro tiene un área larga incrementa el consumo del polvo y el ánodo de sacrificio. En cambio, la protección catódica es generalmente efectuada por aplicación de un revestimiento orgánico y/o refuerzo para el hierro que contiene material metálico. A través de este enfoque, la mayoría del hierro que contiene material metálico es protegido de la corrosión, y cualquier corrosión que pueda surgir como un resultado de las porciones defectuosas que ocurren en el revestimiento orgánico y/o refuerzo, tal como rayas y/o picaduras, pueden ser completamente prevenidos a través de protección catódica. Desafortunadamente, es extremadamente difícil de predecir el tamaño exacto de la superficie del área como riesgo, y por lo tanto cantidades excesivas de polvo y protección catódica terminan siendo aplicadas al hierro que contiene material metálico. Cuando se aplica protección
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catódica excesiva, sin embargo, hay polarización excesiva, la cual causa iones hidroxilo para ser generados vía hidrólisis de agua al cátodo. Como un resultado, el metal expuesto a las porciones rayadas del revestimiento orgánico terminan funcionando como un cátodo, y el revestimiento orgánico es por lo tanto siempre expuesto a un medio alcalino. Eventualmente, estas condiciones causan los puntos de adhesión del revestimiento orgánico y/o refuerzos para degradar a la interface entre el material metálico y el revestimiento orgánico, así como, entre los revestimientos orgánicos, particularmente a los puntos donde la resistencia alcalina está debilitada. Como un resultado, ocurre el desplegado catódico del revestimiento orgánico. Como medios para restringir tal desplegado catódico, la Publicación Japonesa de Patente sin Examinar (Kokai) No. 59-222275 propone utilizar cualquier método de tratamiento de cromado, o un primer revestimiento rico en zinc de una resina epoxi especifica termoendurecible, y la Publicación Japonesa de Patente sin Examinar (Kokai) No. 55-142063 propone usar una composición que consiste de una resina polivinil butiral, una resina líquida epoxi, un compuesto borato, un agente de acoplamiento epoxi-silaño y ácido fosfórico como una composición de pretratamiento para tipo de horneado. Además, la Patente Europea No. 0588318 Bl de Kaga menciona un método para proporcionar protección catódica que
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involucra usar etapas de pretratamiento de acero, aplicar una resina epoxi termoendurecida basada en revestimiento en polvo que contiene 5 a 75% de compuestos de zinc, y subsecuentemente la polarización de material de acero revestido como un cátodo. Usando altos niveles de compuestos de zinc, sin embargo, presenta cuestiones de solubilidad 'sobre largos períodos de tiempo, así como, un incremento de costos debido al alto precio de los compuestos de borato de zinc. De conformidad, hay una necesidad para composiciones de revestimiento en polvo, y métodos de aplicación de estos, que proporcionan término óptimo corto y largo término de temperatura elevada y protección a humedad catódica de desplegado a un bajo costo. Existe además una necesidad para composiciones de revestimiento en polvo, y métodos de aplicación de estos que proporcionan mejorías de adhesión para un sustrato bajo condiciones de calentamiento y humedad, las cuales pueden ser aplicadas a temperaturas bajas, y por lo tanto a bajos costos de consumo de energía. SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una primera composición de revestimiento epoxi en polvo que comprende una mezcla íntima de: (a) al menos una resina epóxi; (b) alrededor de 0.02 hasta alrededor de 6.0%p, basado en el peso total de la composición de revestimiento en polvo,
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de al menos una alcanolamina; y (c)al menos una agente de curado epoxi en una cantidad efectiva para curar dicha composición de revestimiento en polvo; en la que los componentes (a) , (b) y (c) no han reaccionado previos a ser mezclados juntos. Esta invención también se refiere a una segunda composición epoxi de revestimiento en polvo, en donde la primera composición epoxi de revestimiento en polvo además comprende desde alrededor de 0.5 hasta 4.75% por peso, basado en el peso de sólidos totales, de al menos un compuesto borato de zinc . Esta invención además se refiere a un método de protección de corrosión catódica para un material de acero que tiene al menos una superficie que comprende someter la superficie del material de acero a un tratamiento mecánico, aplicar la primera o segunda composición epoxi de revestimiento en polvo a la superficie del material de acero, y polarizar el material revestido como un cátodo. Esta invención también se refiere a un sustrato de metal que tiene la primera o segunda composición epoxi de revestimiento en polvo revestida sobre ello. Esta invención también se refiere a un primer proceso de elaboración de la primera composición de revestimiento en polvo de la presente invención que comprende
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(a) adicionar al menos una resina epoxi a un recipiente de mezclado; (b) adicionar alrededor 0.02 hasta alrededor 6.0%p, basado en el peso total de la composición de revestimiento en polvo, de al menos una alcanolamina al recipiente de mezclado;
(c) adicionar al menos un agente de curado epoxi en una cantidad efectiva para curar un revestimiento en polvo al recipiente de mezclado; y (d) mezclar componentes (a), (b) y (c) juntos, en la que los componentes (a) , (b) y (c) no han reaccionado previo a ser adicionados al recipiente de mezclado . Esta invención además se refiere a un segundo proceso de elaboración de la segunda composición de revestimiento en polvo de la presente invención que comprende (a) dicionar al menos una resina epoxi a un recipiente de mezclado; (b) adicionar alrededor de 0.02 hasta alrededor 6.0%p, basado en el peso total de la composición de revestimiento en polvo, de al menos una alcanolamina al recipiente de mezclado;
(c) adicionar alrededor 0.5 hasta alrededor 4.75%p, basado en el peso total de la composición de revestimiento en polvo, de al menos un compuesto de borato de zinc; (d) adicionar al menos un agente de curado epoxi en una cantidad efectiva para curar un revestimiento en polvo al
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recipiente de mezclado; y (e)mezclar componentes (a), (b) , (c) y (d) juntos, en la que los componentes (a) , (b) , (c) y (d) no han reaccionado previo a ser adicionados al recipiente de mezclado. Finalmente, esta invención se refiere a un proceso para revestir un material de sustrato con la primera o segunda composición de revestimiento en polvo que comprende aplicar la primera o segunda composición de revestimiento en polvo a un sustrato de metal y curar dicha composición de revestimiento en polvo . BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Fig.l es una gráfica que ilustra el efecto de aplicación de las temperaturas en el Ejemplo 1; composiciones de revestimiento que contienen 0% alcanolamina . La Fig.2 es una gráfica que ilustra el efecto de aplicación de temperaturas en el Ejemplo 4; alcanolamina que contiene composiciones de revestimiento. DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Todas las patentes, solicitudes de patentes, y publicaciones referidas aquí son incorporadas como referencia en su totalidad. Además, cuando una cantidad, concentración, u otro valor o parámetro es dado como una lista de los valores superiores preferidos y valores inferiores preferidos, esto
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será entendido como describir específicamente de todos los intervalos formados desde cualquier par de un valor superior preferido y un valor inferior preferido, a pesar de que si los rangos son separadamente elaborados . La presente invención está basada en el descubrimiento de que una composición epoxi de revestimiento en polvo que contiene al menos una resina epoxi, niveles bajos (cantidades de aditivo) de al menos una alcanolamina, y una cantidad efectiva de un agente de curado epoxi para curar la composición de revestimiento, en la que la alcanolamina, la resina epoxi, y el agente de curado epoxi son mezclados juntos sin pre-reaccionar la alcanolamina con cualquier resina epoxi, o el agente de curado epoxi, producirán un revestimiento que tenga excelente adhesión en condiciones de calentamiento y humedad, así como, excelente resistencia al desplegado catódico, especialmente en término corto de temperatura alta y condiciones de humedad. La presente invención está también basada en el descubrimiento de que una composición epoxi de revestimiento en polvo que contenga al menos una resina epoxi, niveles bajos (cantidades de aditivos) de al menos una alcanolamina, niveles bajos (cantidades de aditivo) de un compuesto de borato de zinc, y una cantidad efectiva de un agente de curado epoxi para curar la composición de revestimiento, en la que la resina epoxi, la alcanolamina, el compuesto de borato de zinc
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y el agente de curado epoxi son mezclados juntos sin pre-reaccionar la alcanolamina con cualquier resina epoxi, o el agente de curado epoxi, producirá un revestimiento que tenga excelente resistencia al desplegado catódico en ambos términos largos y cortos de temperaturas altas y condiciones de humedad. En comparación a revestimientos epoxi convencionales, los revestimientos preparados de acuerdo con la presente invención también exhiben mejorada adhesión cuando se aplican a superficies de metal que han sido sujetos a menos que la preparación de la superficie ideal . Superficies de metal que han sido menos que idealmente preparadas incluyen, por ejemplo, una superficie de acero que ha sido chorreado pero no enjuagado con ácido, una superficie de acero ha sido pre-calentada a temperatura menor que la temperatura normal de aplicación, y una superficie de acero que ha sido limpiada pero no químicamente pre-tratada. Las composiciones de revestimiento de la presente invención no solo exhiben adhesión mejorada, pero la adhesión mejorada es realizada a temperaturas de aplicación más bajas que las temperaturas de aplicación de las composiciones de revestimiento en polvo disponibles que han sido observadas como las que tienen buena adhesión. Ciertamente, buena adhesión se ha obtenido previamente por aplicación de la composición de revestimiento a temperaturas por arriba de
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230°C(448°F) . Como resultado, las composiciones de revestimiento de la presente invención pueden proporcionar ahorro de energía significante, y por lo tanto costos. Resina Epoxi En general, las resinas epoxi que pueden ser usadas de acuerdo con la presente invención incluyen una resina epoxi, o mezclas de estas, que son capaces de adherirse firmemente a materiales metálicos, incluyendo materiales metálicos sujetos a tratamiento mecánico, tal como limpieza a corriente, o a tratamientos químicos, tal como tratamiento de cromato o tratamiento con fosfato de zinc. Ejemplos de tales resinas incluyen éteres de di-glicidilo de 4,4- (bishidroxifenil) alcanos, resinas fenol novolac epoxi funcional, resinas cresol novolac epoxi funcional, bisfenol-A/resinas epiclorohidrina epoxi funcional, o mezclas de estas. Preferiblemente, la resina epoxi es una resina fenol novolac epoxi funcional, una resina bisfenol-A/epiclorohidrina epoxi funcional, o una mezcla de estas. Los éteres de di-glicidilo de 4,4- (bishidroxifenilo) alcanos de la presente invención pueden ser preparados por reacción de 4, 4'- (bishidroxifenilo) alcanos, tal como bisfenol A, bisfenol F, etc., con epiclorohidrina. No hay problema en utilizar éteres de di-glicidilo de 4,4- (bishidroxifenilo) alcanos como el componente principal en combinación con resinas fenol novolac epoxi, resinas cresol
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novolac epoxi, u otras resinas raulti-funcional . Una persona con conocimientos ordinarios en el arte está familiarizado con las resinas de éteres de di-glicilo de 4,4-(bishidroxifenilo) alcano comercialmente disponibles que pueden ser usadas de acuerdo con la invención. Por ejemplo, éteres de di-glicilo de 4 , 4- (bishidroxifenilo) alcanos son comercializadas bajo los nombres de EPON® y EPIKOTE™ por Resolution Performance Products, LLC, bajo el nombre EPO TOHTO™ por Tohto Kasei K.K., bajo el nombre ARALDITE® por Vantico, Inc., y bajo el nombre EPICLON® por Dainippon Ink & Chemicals, Inc. Las resinas fenol novolac epoxi funcional de la presente invención pueden ser preparadas por reacción de resinas fenol novolac con epiclorohidrina . En algunos casos, las resinas epoxi fenólicas novolac son mezcladas con resinas estándar bisfenol-A epoxi. Una persona con conocimientos ordinarios en el arte está f miliarizado con las resinas fenol novolac epoxi funcional comercialmente disponibles que pueden ser usadas de acuerdo con la invención. Por ejemplo, resinas fenol novolac epoxi funcional son comercializadas bajo el nombre D.E.R™ por Dow Chemical Co . , tal como, por ejemplo, D.E.R.™ 672U y D.E.R.™ 642U. Las resinas cresol novolac epoxi funcional de la presente invención pueden ser preparadas por reacción de una resina cresílica novolac con epiclorohidrina. Una persona con
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conocimientos ordinarios en el arte está familiarizada con las resinas cresol novolac epoxi funcional comercialmente disponibles que pueden ser usadas de acuerdo con la invención. Por ejemplo, resinas cresol novolac epoxi funcional son comercializadas bajo el nombre EPON® por Resolution Performance Productos, LLC, tal como, por ejemplo, EPON®Resin 16 . Las resinas bisfenol-A/resinas epiclorohidrina epoxi funcional de la presente invención pueden ser preparadas por reacción de un bisfenol-? con epiclorohidrina. Una persona con conocimientos ordinarios en el arte está f miliarizada con bisfenol-A/resinas epiclorohidrina epoxi funcional comercialmente disponibles que pueden ser usadas de acuerdo con la invención. Por ejemplo bisfenol-A/resinas epiclorohidrina epoxi funcional son comercializadas bajo el nombre de EPON® por Resolution Performance Productos, LLC, tal como, por ejemplo, EPON®Resin 2024, y bajo el nombre de 214 CR por kudko. De preferencia, las composiciones de revestimiento de la presente invención contiene desde alrededor de 25 hasta alrededor de 90% por peso, basado en el peso total de la composición de revestimiento, de una resina epoxi, o mezcla de estas. De más preferencia, las composiciones que contienen alrededor de 60 hasta alrededor de 80% por peso, basado en el peso total de la composición de revestimiento, de una resina
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epoxi, o mezclas de estas. De preferencia, la resina epoxi es una resina sólida epoxi seleccionada de bisfenol-A/resinas epiclorohidrina epoxi funcional, resinas novolac modificadas epoxi funcional, y mezclas de estas. De más preferencia, la resina epoxi sólida es EPON® Resin 2024. Alcanolamina En general, las alcanolaminas que son usadas de acuerdo con la invención incluyen, pero no están limitadas a, aquellas que tienen las siguientes fórmulas: A. Ri I H-N-H en la que ¾ es grupo alquilo lineal o ramificado de 1 a 10 carbonos, preferiblemente 2 a 8 carbonos, y más preferiblemente 2 a 4 carbonos que contiene al menos un grupo primario hidroxilo; y B. Ri
H-N-R2 en la que Rx es grupo alquilo lineal o ramificado de 1 a 10 carbonos, preferiblemente de 2 a 8 carbonos, y más preferiblemente de 2 a 4 carbonos, o un grupo alquilo lineal o ramificado de 1 a 10 carbonos, preferiblemente de 2 a 8 carbonos y más preferiblemente de 2 a 4 carbonos que contiene
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al menos un grupo primario hidroxilo y R2 es grupo alquilo lineal o ramificado de 1 a 10 carbonos, preferiblemente 2 a 8 carbonos, y más preferiblemente 2 a 4 carbonos que contiene al menos un grupo primario hidroxilo. Las alcanolaminas usadas de acuerdo con la presente invención pueden ser en cualquier forma liquida o sólida. Una persona con conocimientos ordinarios en el arte está familiarizada con las técnicas que pueden ser utilizadas para incorporar alcanolaminas líquidas dentro de la mezcla de polvo. Por ejemplo, previo a adicionar la alcanolamina líquida a la mezcla de revestimiento en polvo de la presente invención, la alcanolamina líquida puede ser absorbida dentro de un portador inerte, tal como silica. De preferencia, las alcanolaminas de la presente invención incluyen, pero no están limitadas a dietanolaminas , etanolaminas, 2-amino-l-butanol , 2-amino-2-metil-l-propanoles, 2-amino-2-etil-1, 3-propanodioles, tris (hidroximetil) aminometanos , 2 -amino-2-metil-l , 3-propanodioles , monometilaminoetanoles, isopropilaminoetanoles, t-butilaminoetañóles , etilaminoetanoles, n-butilaminoetanoles, isopropanolaminas, diisopropanolaminas y mezclas de estas. Más preferiblemente, las alcanolaminas de la presente invención son dietanolaminas, tris (hidroximetil) aminometanos , y mezclas de estos. Más preferiblemente, las alcanolaminas son tris (hidroximetil) aminometanos .
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Una persona con conocimientos ordinarios en el arte está familiarizada con las alcanolaminas comercraímente disponibles que pueden ser usadas de acuerdo con esta invención. Por ejemplo, los tris (hidroximetil) aminometanos son comercializados bajo el nombre de TRIS AMINO® por Dow Chemical Co.; las dietanolaminas son comercializadas bajo el nombre de dietanolamina por Aldrich Chemical Co., Inc.; las 2-amino-2-metil-1, 3-propanodioles son comercializadas bajo el nombre AMPD™ por Dow Chemical Co.; las 2-amino-l-butanoles son comercializadas bajo el nombre de AB® por Dow Chemical Co . ; las 2-amino-2-metil-l-propanoles son comercializadas bajo el nombre de AMP por Dow Chemical Co.; y las 2-amino-2-etil-l , 3-propanodioles son comercializadas bajo el nombre de AEPD® por Dow Chemical Co. De preferencia, las composiciones de revestimiento de la presente invención contienen desde alrededor de 0.02 hasta alrededor de 6.0% por peso, basada en el peso total de la composición de revestimiento, de una alcanolamina, o mezcla de estas. De m s preferencia, las composiciones contienen desde alrededor de 0.1 hasta alrededor de 3.0% por peso, basada en el peso total de la composición de revestimiento, de una alcanolamina, o mezcla de estas. Aún de más preferencia, las composiciones que contienen desde alrededor de 0.1 hasta alrededor de 0.5% por peso, basada en el peso total de la composición de revestimiento, de una alcanolamina, o mezcla de
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estas. De más preferencia, las composiciones que contienen alrededor de 0.3% por peso, basado en el peso total de la composición de revestimiento, de una alcanolamina, o mezcla de estas . Sin limitarse por la teoría, los solicitantes creen que añadiendo una alcanolamina a una composición epoxi de revestimiento en polvo de acuerdo con la presente invención produce buen resultado de término corto de desplegado catódico; mientras que además adicionando un compuesto borato de zinc a la composición de revestimiento de acuerdo con la presente invención produce buen resultado de término largo de desplegado catódico. Los solicitantes también además creen que añadiendo la alcanolamina a la composición de revestimiento al mismo tiempo que los otros componentes son adicionados sin la primera pre-reacción de la alcanolamina con cualquier resina epoxida, o el agente de curado, no solo posibilita adicionar la cantidad de alcanolamina para ser mejor controlada, pero también mejora 1) la adhesión de la alcanolamina que contiene composición epoxi de revestimiento en polvo al sustrato bajo condiciones de calentamiento y humedad, así como, 2) la resistencia de la alcanolamina que contiene composición epoxi de revestimiento en polvo al desprendimiento catódico, tal que es mejorada la adhesión de la alcanoalmina que contiene composición epoxi de revestimeinto en polvo al
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sustrato . Agente epoxi de curado El agente epoxi de curado, o mezclas de este, que puedan ser usadas de acuerdo con la presente invención incluye, pero no se limita a aminas, tal como aminas aromáticas; ácidos anhídridos; ácidos; ácidos aromáticos; mercaptanos; fenolicos; diciandiaminas aceleradas y/o modificadas que tienen reactividad de adición y actividad auto-poliadición catalítica entre grupos epoxi y los derivados de estos; imidazoles; aductos de imidazol; hidrazidas y similares. Preferiblemente, el agente de curado epoxi es un compuesto de curado diciandiamida funcional epoxi, tal como Epicure™ Curing gente P-104 por Resolution Performance Products, LLC, o un compuesto de curado fenólico funcional epoxi, tal como Durite® SD 357B por Borden Chemicals, Inc., o una mezcla de este. De más preferencia, el agente de curado epoxi es un compuesto de curado fenólico funcional epoxi que tiene una funcionalidad mayor a dos. De más preferencia, el agente de curado epoxi es tetra fenol etano. El agente de curado es incorporado dentro de las composiciones de revestimiento de la presente invención en una cantidad efectiva para curar el revestimiento. De preferencia la composición de revestimiento contiene desde alrededor de 0.5 hasta alrededor de 35 por peso, basada en el peso total de la composición de revestimiento, de un agente de curado, o
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mezcla de este. De más preferencia, la composición contiene desde alrededor de 1.5 hasta alrededor de 20 por peso, basada en el peso total de la composición de revestimiento, de un agente de curado, o mezclas de estos. De más preferencia, la composición contiene desde alrededor de 1.5 hasta alrededor de 6.0 por peso, basada en el peso total de la composición de revestimiento, de un agente de curado, o mezclas de estos. Una persona con conocimiento ordinario en el arte está familiarizada con los agentes de curado comercialmente disponibles que pueden ser usados de acuerdo con esta invención. Por e emplo, varios aductos de amina son comercializados bajo los nombres de SUNMIDE por Sanwa Chemical Industry Co. Ltd. Y EPICURETM por Resolution Performance Products, LLC; varios ácidos anhidridoson comercializados bajo el nombre RIKASHIDE por New Japan Chemical Co., Ltd.; y varios fenólicos son comercializados bajo el nombre DURITE® por Borden Chemical Co, tal como por ejemplo, Durite® SD 357B y bajo el nombre D.E.H.™ por Dow Chemical Company, tal como, por ejemplo, D.E.H.™ 84. Una persona con conocimiento ordinario en el arte sabrá cual agente de curado de resina epoxi seleccionar basado en la formulación de la composición de revestimiento, las condiciones de curado, y similares. Un agente de curado epoxi particularmente útil es Resolution Performance Products ???CURE P-104™.
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El radio del agente de curado para reaccionar el componente de resina de la composición de revestimiento es de preferencia (0.5-1.1) /l .0 , de más preferencia (0.7-0.9) /l .0 , en términos del radio equivalente del grupo reactivo del agente de curado y los grupos funcionales epoxi capaces de reaccionar junto con el grupo reactivo del agente de curado. Una persona con conocimiento ordinario en el arte está también familiarizado con las circunstancias que requieren un catalizador para ser además adicionado a la composición de revestimiento de la presente invención. Por ejemplo, cuando tetra fenol etano es el único agente de curado usado, este puede ser necesario de adicionar al catalizador. Los catalizadores útiles en la presente invención son más claramente expuestos aquí más abajo. Compuesto de Borato de zinc Las composiciones de revestimiento de la presente invención pueden además comprender un compuesto de Borato de zinc. Los compuestos de borato de zinc útiles de acuerdo a la presente invención incluyen, pero no están limitados a, metaborato de zinc [Zn(B02)2]/ borato básico de zinc [ZnB407 -2ZnO] , borato de zinc [2ZnO· 3B203 · 3.5¾0] , o mezclas de estos. Preferiblemente, el compuesto borato de zinc es borato de zinc [2ZnO ¦ 3B203 · 3.5H20] . El borato de zinc puede ser preparado por fusión de un material de mezclado inicial de óxido de zinc y ácido bórico o
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descomposición doble de solución acuosa del material inical de mezclado. Un compuesto de borato de zinc particularmente útil es "Borogard ZB fino," [2ZnO ¦ 3B203 ¦ 3.5H20] , disponible de U.S.Bórax, Inc. La composición de revestimiento de la presente invención contiene abajo del 5% por peso, basado en el peso total de la composicon de revestimiento en polvo del compuesto de borato de zinc. De preferencia, la composición de revestimiento contiene desde alrededor de 0.5 hasta alrededor de 4.75%p, de más preferencia desde alrededor de 0.5 hasta alrededor de 4.0%p, y de más preferencia desde alrededor de 1.5 a 2.5%p basado en el peso total de la composición de revestimiento en polvo, de un compuesto borato de zinc. Solo requiere pequeñas cantidades del compuesto de borato de zinc a ser adicionado, los problemas relacionados a la solubilidad del borato de zinc no representa un problema como la solubilidad del compuesto de borato de zinc que mejora cuando los niveles bajos del compuesto son usados. Otros Aditivos Las composiciones de revestimiento de la presente invención comprende uno o más aditivos incluyendo, pero no limitado a, pigmentos, tinte, rellenos, agentes de control de flujo, dispersantes, agentes tixotrópicos , promotores de adhesión, antioxidantes, estabilizadores ligeros, polímeros termoplásticos, catalizadores de curado, otros agentes
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anticorrosión y mezclas de estos. Los agentes anticorrosión incluyen, pero no se limitan a, pigmentos de anticorrosión, tal como fosfato que contienen pigmentos; y otros inhibidores orgánicos o inorgánicos, tal como, por ejemplo, sales de ácido nitroisof álico, esteres fosfóricos, aminas de grado técnico y benzotriazoles sustituidos . Catalizadores convenientes para uso en la presente invención incluyen aquellos que son capaces de afectar una reacción entre el grupo epoxi de la resina epoxi, los hidrógenos de amina de los agentes de curado de amina funcional, los grupos fenólicos hidroxilos de los compuestos fenólicos y homopolimerización de la resina epoxi. Estos catalizadores incluyen, pero no se limitan a, los compuestos onio, tal como el fosfonio y sales de amonio cuaternarias de ácidos orgánicos e inorgánicos; imidazoles; imidazolinas; y aminas terciarias y fosfinas . De preferencia, el catalizador usado es un sólido a temperatura anmbiente, y es seleccionado a partir de imidazoles, tal como 2-estirilimidazol , l-bencil-2-metilimidazol , 2 -metilimidazol , 2 -butilimidazol y mezclas de estas y las fosfinas sólidas, tal como trifenil fosfina y sales de fosfonio de un ácido, éster ácido o éster. Más preferiblemente, el catalizador usado cualquier aducto epoxi de una imidazol, o un compuesto imidazol sustituido. Algunas
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veces, es deseable usar una mezcla de un compuesto que contiene amino, tal como un aducto de un compuesto de imidazol y una resina epoxi en combinación con un agente de curado de diciandiamida . El catalizador es incorporado dentro de las composiciones de revestimiento de la presente invención en una cantidad efectiva para iniciar el curado del revestimiento. Una persona con conocimiento ordinario en el arte sabrá, basada en los componentes utilizados en la formulación de las composiciones de revestimiento de la presente invención, la cantidad del catalizador que debe ser adicionada de tal manera que sea efectiva en la inicialización del proceso de curado. Una persona con conocimientos ordinarios en el arte también reconocerá las circunstancias en las cuales adicionar un catalizador para la composición de la presente invención siendo benéfico, o necesario. Por ejemplo, cuando tetra fenol etano es el único agente de curado usado, será necesario adicionar un catalizador. Una persona con conocimientos ordinarios en el arte además reconocerá que algunos agentes de curado, tal como Epicure™ Curing Agent P-101 por Resolution Performance Products, LLC pueden actuar como un agente de curado y como un catalizador. Los pigmentos útiles en la presente invención incluyen, pero no se limitan a, dióxido de titanio, óxido de hierro,
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bronce de aluminio, ftalocianina azul, ftalocianina verde y mezclas de estos. Rellenos útiles en la presente invención, incluyen pero no se limitan a, talco, alumina, óxido de calcio, silicato de calcio, metasilicato de calcio, sulfato de bario, alumino silicato, baritas, mica, silica, y mezclas de estos. Agentes de control de flujo y agentes tixotrópicos están basados, por ejemplo, en bentonitas modificadas o silicas . Polímeros termoplásticos útiles en la presente invención incluye, pero no se limita a, un compuesto basado en acrilinotrilo/butadieno que es conveniente, por ejemplo, como Zeallo® 1422 de Zeon Chemical. De preferencia la composición de revestimiento de la presente invención contiene desde 0 hasta alrededor de 55% por peso, de más preferencia desde alrededor de 5 hasta alrededor de 35% por peso, basado en el peso total de la composición de revestimiento en polvo, de rellenos, pigmentos, aditivos, o mezclas de estos. Sustrato metálico Las composiciones de la presente invención pueden ser usadas para revestir cualquier sustrato metálico incluyendo, pero no limitado a, acero, latón, aluminio, cromo, y mezclas de estos. Más particularmente, las composiciones de la presente invención son útiles para revestir sustratos de metal
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que incluyen por ejemplo, pero no se limitan a, superficies internas y/o externas de tuberías de acero; acero estructural usado en concreto; tanques de almacenamiento ; válvulas; acero estructural usado en ambientes marinos; y tuberías y envolturas de producción de aceite. De preferencia, el acero estructural revestido es una varilla. Las composiciones de la presente invención puede también ser usada para revestir hierro que contiene sustratos metálicos , tal como acero, cuando tales sustratos son sujetos al método de protección catódica de acuerdo con la presente invención. Proceso de Preparación En general, los componentes de la presente invención son mezclados, extruidos y triturados de conformidad con procesos familiares para una persona con conocimientos ordinarios en el arte. La única limitación siendo que la alcanolamina no reacciona con cualquier agente de curado o resina epoxi previo a ser combinada con cualquiera de los componentes adicionales de revestimiento en polvo. En adición, aunque la alcanolamina no es generalmente pre-mezclada con los otros componentes del revestimiento en polvo, se cree que las propiedades superiores desarrolladas del revestimiento en polvo de la invención no será afectada por tal pre-mezclado así como la alcanolamina no reacciona con el (los) compuesto (s) junto con los cuales la alcanolamina está siendo pre-mezclada. En resumen, el pre-mezclado de la alcanolamina junto con los
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otros revestimientos en polvo son considerados para ser aceptables así como la alcanolamina no permite reaccionar con cualquiera de los componentes con los cuales la alcanolamina está siendo pre-mezclada. En una modalidad preferida, la composición curable de revestimiento es una composición de revestimiento en polvo preparada por técnicas convencionales empleadas en el arte de revestimientos en polvo. Típicamente, todos los componentes de la presente formulación de revestimiento en polvo son adicionados a un recipiente de mezclado que es del tamaño apropiado para acomodar la formulación, y luego completamente mezclado junto via medio para mezclado de intensidad alta. Esto es de importancia para notar que la alcanolamina no es pre-reaccionada con cualquier resina epoxi, o el agente de curado. En vez de, el agente de curado, la resina epoxi, alcanolamina, rellenos, aditivos, etc, todos son adicionados al recipiente de mezclado sin ningún orden, y mezclados juntos . El recipiente de mezclado es de tamaño conveniente y figura para acomodar todos los componentes del revestimiento en polvo. Por ejemplo, la forma del recipiente puede ser cilindrica, cuadrada, etc., y el recipiente puede ser elaborado de cualquier material sólido que es no reactivo con los componentes de revestimiento en polvo. La mezcla mezclada es luego mezclada derretida en un
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extrusor de fusión en caliente, en donde la temperatura de salida de los rangos extrudados desde alrededor de 200°F hasta alrededor de 280 °F. Control cuidadoso de la temperatura de extrusión es mantenida como para minimizar cualquier curado y gelación que tome lugar en el extrusor. La composición extruida es luego enfriada, por ejemplo, en rodillos de enfriamiento de agua fría de alrededor de 100°F. Después de enfriar, el extrudado es quebrado dentro de chips y triturados a un polvo de uso, por ejemplo, un triturador Bantam. El polvo triturado es subsecuentemente cribado para activar el tamaño de la partícula deseada. En la preparación de borato de zinc que contiene la composición de revestimiento en polvo de la presente invención, una cantidad predeterminada del compuesto de borato de zinc puede ser adicionada para la resina termoenduresible, y luego premezclada. La premezcla es luego amasada con calor, enfriada, y después pulverizada y clasificada. Proceso de Revestimiento Las composiciones de revestimiento en polvo de la presente invención pueden ser rápidamente aplicadas a varillas, líneas de tubería y otros sustratos metálicos de acuerdo con los métodos de aplicación típicos conocidos en el arte de revestimiento en polvo. En general, las composiciones de revestimiento de la presente invención pueden ser aplicada a un sustrato que ha sido, o no ha sido, precalentado .
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Típicamente, el revestimiento en polvo es aplicado por medios normales, tales como inmersión de lecho fluidizado, aplicación de rocío electrostático, aglomeración, aplicación de rocío triboestático y similares. En una modalidad de la presente invención en la cual el sustrato no es pre-calentado, la composición de revestimiento de la presente invención puede, por ejemplo, ser aplicada a una superficie de sustrato siendo electrostáticamente rociado sobre este con, por ejemplo, una pistola Gema electrostática fijada en un voltage de 40 V. Previo a la aplicación de la composición de revestimiento el sustrato puede ser triturado pero no pre-calentado, de tal manera que el sustrato está a una temperatura ambiente alrededor de 77 °F. Después de ser aplicado, el revestimiento puede luego ser curado en un horno fijado a 325°F por 10 minutos. Sin embargo, una persona con conocimientos ordinariso en el arte está familiarizada con los medios de curado que pueden ser usados de acuerdo con las composiciones de revestimiento de la presente invención. Tales medios de curado incluyen, por ejemplo, horneado y radiación de cura, tal como infrarojo, inducción y luz ultravioleta. Después de ser removido del horno, el sustrato puede ser enfriado con aire . En una modalidad de la presente invención en la cual el sustrato es pre-calentado, la composición de revestimiento de la presente invención puede, por ejemplo, ser aplicada por
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pre-calentamiento del sustrato a una rango de temperatura desde alrededor de 350 hasta alrededor de 470 °F usando medios familiares para una persona con conocimientos en el arte. El sustrato pre-calentado es luego sumergido en un lecho fluidizado que contiene una de las composiciones de revestimiento en polvo de la presente invención. La composición revestida dentro del sustrato es luego post-curada en un horno fijado a una temperatura alrededor de 510 °F por alrededor de 2 a 5 minutos. Sin embargo, una persona con conocimientos ordinarios en el arte está familiarizada con los medios de curado que pueden ser usados de acuerdo con las composiciones de revestimiento de la presente invención. Tales medios de curado incluyen, por ejemplo, horneado y cura de radiación, tal como infrarojo, inducción y luz ultravioleta. Además, la superficie del sustrato a la cual las composiciones de revestimiento de la presente invención son aplicadas, si el sustrato es o no es, precalentado, puede ser menos que lo idealmente preparado y las composiciones de revestimiento de la presente invención exhibirán aún buena adhesión. Superficies de sustratos que han sido menos que idealmente preparados incluye, por ejemplo, superficies de acero que han sido chorreadas pero no enjuagadas con ácido, precalentadas a una temperatura más baja que la temperatura de aplicación normal, o limpiada pero no químicamente pre-tratada. Además, las propiedades superiores del adhesivo de
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esta invención permite adherir las composiciones de revestimiento a las superficies aceitosas y escamosas, tal como aquellas encontradas con acero fornido y otros sustratos metálicos marginalmente limpios. Los sustratos para los cuales las composiciones de revestimiento en polvo de la presente invención son aplicadas pueden ser pre-calentadas a un rango de temperatura desde alrededor de 300 hasta alrededor de 500 °F, de más preferencia desde alrededor de 350 hasta alrededor de 470 °F. Por precalentamiento del sustrato, el calor residual en el sustrato permite a la composición de revestimiento en polvo derretirse, fluir y empezar a curarse a una película continua, anticorrosiva. La temperatura alta del horno, tal como convección, infraroja, o combinaciones de horno, a la cual el sustrato revestido puede entonces ser expuesto más adelante permitiendo a la composicón de revestimiento derretirse, fluir fuera y curarse dentro de una película lisa curada. El tiempo post-curado y temperatura del rango de las composiciones de la presente invención desde alrededor de 2 hasta alrededor de 5 minutos a un rango de temperatura desde alrededor de 400 hasta alrededor de 550°F. El tiempo de cura y rango de temperatura de las composiciones de la presente invención que ha sido aplicado a un sustrato que no ha sido pre-calentado en rangos desde alrededor de 4 hasta alrededor de 30 minutos a un rango de temperatura desde alrededor de 300
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hasta alrededor de 300 hasta alrededor de 450°F. Después siendo curado/post curado, el sustrato revestido es típicamente sujeto a cualquier enfriamento por aire, o agua apagada para baj ar la temperatura hasta entre alrededor de 100°F y alrededor de 200°F. Después que el sustrato revestido es enfriado, un adhesivo y/o película protectora de uso pesada, tal como un forro de polietileno, una poliolefina, una composición de revestimiento protectora de uretano de uso pesada, una composición de revestimiento de resina epoxi, o los mismos, y/o capa final, tal como una capa coloreada u otra composición de revestimiento en polvo epoxi, debe entonces ser aplicada sobre la composición de revestimiento de la presente invención. Un adhesivo, tal como Fusabond® adhesivo de DuPont, puede ser usado para enlazar la película protectora al revestimento epoxi. Los diversos adhesivos disponibles, películas protectoras y capas finales serán familiares para una persona con conocimientos ordinarios en el arte . De preferencia, el sustrato es revestido con una cantidad efectiva de la presente composición de revestimiento en polvo así como para producir un espesor de película seca cuyo rango está desde alrededor de 1 hasta alrededor de 30 milésimas. De más preferencia, el sustrato es revestido con suficiente polvo de revestimiento para producir un espesor cuyo rango está desde alrededor de 2 hasta alrededor de 18
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milésimas. De más preferencia, desde alrededor de 2 hasta 5 milésimas para revestimientos de película delgada que son típicamente aplicadas a un sustrato de metal que no tiene un perfil de chorro y no está sujeta a protección catódica, y 6 a 18 milésimas para revestimientos funcionales de película gruesa aplicada para chorrear metal que puede subsecuentemente ser protegida con protección catódica. Típicamente, el espesor de la película seca variará dependiendo del tipo de revestimiento que ha sido aplicado. Por ejemplo, cuando se desea una película delgada, la composición de revestimiento de la presente invención es aplicada así como para producir un revestimiento que tiene un espesor de alrededor de 2 hasta alrededor de 5 milésimas; cuando se desea un primer revestimiento para uso bajo películas protectoras, la composición de revestimiento de la presente invención es aplicada así como para producir un revestimiento que tiene un espesor de alrededor de 6 hasta alrededor de 12 milésimas; y cuando se desea una única capa de tubería que es llevada para subsecuentemente ser protegida con protección catódica, la composición de revestimiento de la presente invención es aplicada de tal manera para producir un revestimiento que tiene un espesor alrededor de 10 hasta alrededor de 18 milésimas . Método de protección catódica La presente invención también se refiere a un proceso
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para producir una superficie resitente a la corrosión en un sustrato que tiene un a superficie de metal corroible por revestimiento de la superficie del sustrato con la composición de revestimiento de la presente invención. Una persona con conocimientos ordinarios en el arte estará familiarizado con las diferentes etapas de procesos que pueden ser utilizadas en producir una superficie resitente a la corrosión en el sustrato. En un método, la superficie del sustrato está sujeto a un tratamiento mecánico, tal como chorreado seguida por enjuague ácido, o limpieza seguida por tratamiento químico. Después, un revestimiento de la composición de revestimiento en polvo de la presente invención es aplicada de acuerdo con los diferentes métodos de revestimiento en polvo disponibles, tal como, por ejemplo, inmersión en lecho fluidizado, aglomerado electrostático, aplicación tribo de rocío, o aplicación de rocío electrostático. El sustrato es luego polarizado como un cátodo. Opcionalmente, una película protectora pesada libre, tal como un forro de polietileno, una composición de revestimiento protector de uretano de uso pesada, una composición de revestimiento de resina epoxi, o los mismos, y/o una capa final, tal como una capa coloreada, puede ser aplicada sobre la composición de revestimiento de la presente invención. Ejemplos La presente invención es además definida en los
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siguientes Ejemplos. Se entenderá que estos ejemplos son proporcionados solo como medios de ilustración. De lo arriba discutido y este Ejemplo, un experto en el arte puede descubrir las características esenciales de esta invención, y sin limitar el alcance de esta, puede elaborar varios cambios y modificaciones de la invención para adaptar esta a varios usos y condiciones. Como resultado, la presente invención no está limitada por los ejemplos ilustrativos descritos abajo, pero es bastante definido por las reivindicaciones contenidas abajo. Procedimiento de prueba Procedimiento de prueba de desprendimiento catódico El siguiente procedimiento de prueba de desprendimiento catódico se usó en la elaboración de datos reportados en ejemplos 1-16. En las 48 horas de pruebas, 88 horas de pruebas y 28 días de pruebas usados en los Ejemplos contenidos abajo, paneles de acero (4x4x5/8" o 4x4x1/4") fueron primero chorreados para dar un perfil de 3-4 milésimas. Los paneles 4x4xx5/8" usados en 28 días de prueba fueron luego además tratados primero siendo enjuagados con ácido fosfórico, y luego siendo enjuagados con agua desionizada. Los paneles respectivos 4x4x5/8" y/o 4x4x1/4" usados en 48 y 88 horas de prueba, sin embargo, no fueron sujetos a cualquier tratamiento de post-chorreado . Los paneles respectivos usados en cada prueba fueron
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luego revestidos con las composiciones preparadas de acuerdo con los Ejemplos más claramente mostrados abajo. Los paneles sujetos a los 28 días de prueba fueron revestidos con 14-20 milésimas, mientras aquellos sujetos a 48 y 88 horas de prueba fueron revestidos con 13-16 milésimas. Cada revestimiento se aplicó por pre-calentamiento del panel respectivo a un rango de temperatura desde 350 a 470°F, y luego inmerso el panel calentado dentro de un lecho fluidizado. Después de una post cura de 2 , 3, o 5 minutos en un horno fijado a 510°F, los paneles fueron remojados en agua.
Un aguj ero de 3 mm de diámetro fue luego perforado a través del centro de cada panel revestido, y un diámetro de cilindro de 3.5 pulgadas fue sellado dentro del panel. El cilindro fue subsecuentemente rellenado con 3% de solución NaCl, y un alambre de platino fue inmerso en la solución. Este montaje panel de cilindro entero fue luego colocado en un horno fijo a 80°C, y un voltaje de 1.5V (como se midió en la solución por un electrodo Calomel) se aplicó a través del alambre de platino y la prueba de panel por 48 horas, 88 horas o 28 días. Al final de cada período de prueba, el panel fue removido desde el horno, la solución de NaCl fue vaciado fuera del cilindro, y el cilindro fue separado del panel. Una vez removido el cilindro, 8 cortes radiales lejos del espacio sin protección fueron hechos en la porción del revestimiento dentro del cilindro que estaba en contacto con
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el revestimiento de NaCl, y el panel se dejó por una hora para enfriarse a temperatura ambiente. El revestimiento fue luego removido con un cuchillo para trabajar fuera del borde del espacio sin protección usando una acción de palanca. En el día 28 de prueba, el desprendimiento del centro del espacio sin protección del borde del área desprendida se midió, y luego se promedió. Este método sigue TransCanada Pipeline spec. TESCOAT PBE Rev.O, el cual está basado en CSA Z245.20-98. Mientras que, en las 48 horas y 88 horas de prueba, el desprendimiento desde el borde del espacio sin protección hasta el borde del área desplegada se midió, y luego se promedió. Este método sigue CSA Z245.20-02. Procedimiento de prueba de niebla de sal El siguiente procedimiento de prueba de niebla de sal se utilizó en la generación de datos reportados en ejemplos 17-19. Paneles lisos de acero (5x3x0.04") que no fueron químicamente pre-tratados, se enjuagaron en metil etil cetona y luego se secaron. Cada panel fue subsecuentemente revestido con 2-3.5 milésimas de las composiciones de revestimiento individual en polvo más claramente fijado adelante en los Ejemplos contenidos aquí abajo. Los paneles se revistieron por rocío de las composiciones de revestimiento en polvo dentro de cada panel con una pistola Gema electrostática fija a un voltaje de 40 KV. Previo a aplicar las composiciones de revestimiento en polvo, sin embargo, el panel fue triturado
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pero no calentado. Después aplicando electrostáticamente las composiciones de revestimiento en polvo, el panel fue horneado en un horno fijo a 325°F por 10 minutos, y luego removido desde el horno y enfriado con aire . Después de enfriar, el panel se grabó con un X usando un cuchillo de utilidad y se colocó en una trayectoria de gavinete de niebla de sal por ASTM B117. Después de 66 horas, el panel se removió. Cualquier revestimiento que haya perdido adhesión al acero se removió por frotamiento con una moneda . Luego el desprendimiento desde la línea de grabado se midió, y luego se promedió. Ejemplos 1 a 6 Los ejemplos 2-5 de la Tabla 1 abajo ilustran la alcanolamina contenida en las composiciones de revestimiento epoxi termoendurecible en polvo de la presente invención, en donde la cantidad de alcanolamina usada es variada progresivamente desde 0% hasta 1%. El ejemplo 1 es un ejemplo de control que contiene 0% alcanolamina. El ejemplo 6 es un ejemplo comparativo que utiliza Epon® Resin DPS-2034 de Resolution Performance Products, LLC, la cual es una resina preempacada que es considerada a ser producida por pre-reacción de Tris Amino® y un bisfenol A/resina epiclorohidrina epoxi. Para el ejemplo 1 a 6, el agente de curado epoxi es un tipo de agente de curado diciandiamida acelerada. Todas las cantidades están dadas en porcentaje por peso del peso total
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de la formulación. Tabla 1 Composiciones de Revestimiento en Polvo
1. Un bisfenol A/resina epiclorohidrina epoxi que ha reaccionado con tris (hidroximetil) aminometano como para incorporar la tris (hidroximetil) aminometano aquí.
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2. Un sólido bisfenol A/ resina epiclorohidrina epoxi que contiene la mitad de un porcentaje en peso de el agente de control de flujo, Modaflow® (Solutia, Inc . ) 3. Un agente de curado diciandiamida acelerado. 4. Un modificador de flujo que comprende acrilatos copolimerizados . 5. Un tris ( idroximetil) aminometano . 6. Un metasilicato de calcio que ocurre naturalmente. Los ingredientes que comprenden los ejemplos 1-6 de las composiciones de revestimiento de la Tabla 1 se adicionaron a una bolsa y se mezclaron por agitación por alrededor de 3 minutos. La mezcla fue luego vertida dentro de un extrusor de fundido caliente, en la que la temperatura de salida del rango del extrudado es desde 220 a 260°F. Después del enfriamiento en los rodillos enfriados con agua fría a alrededor 100°F, el extrudado fue triturado usando un triturador Bantam de tal manera que se produzcan partículas que tengan un rango de tamaño de 2-100 micrones con un promedio de tamaño de partícula de 40 micrones. Entonces cada una de las composiciones producidas de revestimiento de la Tabla 1 fueron por lo tanto aplicadas para separar paneles de acero 4x4x1/4" que han sido chorreados . El proceso de aplicación de composiciones de revestimiento involucra calentamiento de cada uno de los paneles a un rango de temperatura desde 350 hasta 470 °F (ver
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Tabla 2 para determinar la temperatura a la cual cada uno de las composiciones de revestimiento respectiva listadas en la Tabla 1 se aplicaron) , y luego separadamente se bañó cada panel dentro de un lecho fluidizado que contiene la composición de revestimiento en polvo respectiva listada en la Tabla 1. Cada una de las composiciones fueron luego post-curadas en un horno fijo a una temperatura de 510 °F por 2, 3 o 5 minutos (ver Tabla 2) . Después de ser curado, cada panel se sujetó a una prueba de desprendimiento catódico descrita más arriba. Como se muestra en las Tablas 1 y 2, un incremento significativo en la adhesión, y por lo tanto una disminución en el desprendimiento catódico se observó en los ejemplos 2-5 de composiciones que contienen concentraciones de Tris Amino® a o arriba de 0.1% por peso, basado en el peso de la formulación total de la composición de revestimiento. Sorprendentemente, este incremento en la adhesión se observó arriba de un rango ancho de aplicación de temperatura de desde 350 hasta 450°F. La Tabla 2, la cual contiene los resultados de la prueba de desprendimiento catódico de los ejemplos 1-6, además ilustra la adhesión mejorada de los ejemplos 2-5 de alcanolamina que contiene composiciones de revestimiento epoxi termoendurecible de la presente invención cuando se comparan ambas al ejemplo 1 composición que contiene 0% alcanolamina, y
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el ejemplo 6 composición que contiene una alcanolamina que es considerada que ha pre-reaccionado con una resina epoxi (preempacada Epon® Resin DPS-2034 de Resolution Performance Products, LLC) y luego subsecuentemente adicionada a un revestimiento en polvo pre-mezclado . En realidad, la prueba de desplegado catódico resulta para ejemplos 2-5 indicando que el nivel de desplegado catódico disminuye como aumenta la concentración Tris Amino® . Además, la gráfica de la Figura 1 los resultados del desplegado catódico obtenido en el ejemplo 4 además ilustra que la temperatura a la cual son aplicadas la alcanolamina que contiene composiciones de revestimiento de la presente invención no tiene afectación virtualmente en el nivel de desplegado catódico; mientras que los resultados de la gráfica de la Figura 2 del desplegado catódico obtenidos en el ejemplo 1 indican que el nivel de desprendimiento catódico obtenido en las composiciones de revestimiento que contienen 0% alcanolamina es directamente dependiente de la temperatura a la cual el revestimiento es aplicado. Más específico, las composiciones de revestimiento que no contienen alcanolamina requieren temperaturas de aplicación más alta mientras que la alcanolamina que contiene composiciones de revestimientos de la presente invención tienen bajo desplegado catódico a pesar de la temperatura a la cual el revestimiento es aplicado al sustrato .
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Los resultados de la prueba de desplegado catódico del ejemplo 6 que se expone en la Tabla 2 indica que adicionar Epon® Resina DPS-2034 por Resolution Performance Products, LLC, la cual está comprendida de Tris Amino® y Bisfenol A/resina epiclorohidrina epoxi que es considerada para ser pre-reaccionada, para componentes adicionales de una composición de revestimiento que ha sido pre-mezclado no produce la misma disminución favorable en desplegado catódico como es observado con aquellas composiciones de revestimiento preparadas de acuerdo con la presente invención. Tabla 2 Resultados de la prueba de desplegado catódico (48 h. por CSA Z245.20-02rmedidas desde el borde del espacio sin protección)
*E1 indica que el desprendimiento no fue probado para la composición de revestimiento en polvo respectiva a la temperatura particular de referencia.
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Ejemplos 7 a 11 Los ejemplos 8-11 de la Tabla 3 ilustran la alcanolamina que contiene composiciones de revestimiento epoxi termoendurecible en polvo de la presente invención, en la cual desde 1% hasta 3% de varias alcanolaminas, y mezclas de estas, son usadas para preparar composiciones de revestimiento convenientes para varillas, líneas de tubería, y otros sustratos metálicos. El ejemplo 7 es una muestra de control que contiene 0% alcanolamina. Para ejemplos 7 a 11, el agente de curado epoxi es un agente de curado tipo diciandiamida acelerada. Todas las cantidades están dadas en porcentaje por peso del peso total de la formulación de revestimiento en polvo . Las composiciones de revestimiento en polvo del ejemplo 7 a 11 son preparadas usando el mismo proceso como se expuso más arriba para ejemplos 1-6.
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Tabla 3 Composiciones de revestimiento en polvo
1. Un sólido bisfenol A/resina epiclorohidrina epoxi que contiene la mitad por ciento en peso del agente de control de flujo, Modaflow® (Solutia, Inc.).
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2. Un agente de curado diciandiamida acelerado. 3. - Un 2-amino-2-metil-l, 3-propanodiol . 4. Un tris (hidroximetil) aminoraetano . 5. Un metasilicato de calcio que ocurre naturalmente. La alcanolamina que contiene composiciones de revestimiento epoxi en polvo de la Tabla 3 fueron revestidas en paneles de acero de 4x4x1/4" de acuerdo con el mismo proceso de revestimiento usado en el ejemplo 1-6, el cual es más completo fuerte fijo que el expuesto arriba, con la única excepción siendo que el total de los paneles fueron pre-calentados a una temperatura de 450°F, y luego post-curado por 2 minutos en un horno fijo a una temperatura de 510 °F. Los paneles revestidos fueron también sujetos a la misma prueba de desplegado catódico descrito anteriormente. La tabla 4, la cual contiene los resultados de las pruebas de desplegado 7-11, además vía ejemplos ilustrativos 8-12 las composiciones de revestimiento que contienen una concentración 1 a 3% de varias alcanolaminas, y mezclas de estas de acuerdo con la presente invención tendrán adhesión mejorada cuando se compara a una composición, tal como control ejemplo 7, que contiene 0% de una alcanolamina.
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Tabla 4 Resultados de la prueba de desplegado catódico (88 h. por CSA Z245.20-02,medidas desde el borde del espacio sin protección)
Ejemplos 12 a 16 Los ejemplos 12-15 de la Tabla 5 ilustran la alcanolamina que contiene composiciones de revestimiento epoxi termoendurecible en polvo de la presente invención, en la cual Tris Amino® es usada para preparar composiciones de revestimiento convenientes para varillas, lineas de tubería, y otros sustratos metálicos. El ejemplo 16 es un ejemplo comparativo que contiene 0% alcanolamina y 0% de compuesto de borato de zinc. Los ejemplos 12-15 indican la adición de otros aditivos, tal como borato de zinc, el cual mejora el desplegado catódico de largo termino, y/o Durite® SD 357B (un tetrafenol etano (también conocido como TPE) agente de curado), el cual da un incremento en la densidad del reticulado, para composiciones de revestimiento que contienen Tris Amino® no afectará adversamente la adhesión mejorada obtenida con la
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alcanolamina que contiene composiciones de revestimiento epoxi en polvo de la presente invención. Para ejemplos 12-14, el agente de curado epoxi es tetra fenol etano o una mezcla de tetra fenol etano y una gente de curado acelerado tipo dicíandiamida . Para ejemplos 15 y 16 el agente de curado epoxi es un agente de curado acelerado tipo dicíandiamida. Todas las cantidades en porcentaje por peso del peso total de la formulación de revestimiento en polvo. Tabla 5 Composiciones de revestimiento en polvo Ingrediente Ejemplo 12 Ejemplo 13 Ejemplo 14 Ejemplo 15 Ejemplo 6
Epon'™ Resina 2024 65.15 66.57 66.35 66.75 67.5 (Resolution Performance Products, LLC)1 Epicure"" Agente de 0.8 0.8 0.8 0.8 0 curado P-104 (Resolution Performance Products, LLC)2 Epicure'™ Agente de 0 0 0 0 1.7 curado P-104 (Resolution Performance Products, LLC)3 Agente de curado 0 0.68 0.575 0.9 0 diciandiamida (S W Trostberg) Durite® SD 357(Borden 2.85 0.75 0.75 0 0 Chemicals, Inc.)4 Tris Amino® (Dow 0.3 0.3 0.3 0.4 0 Angus)5 IMyad,MM400 29 29 27.625 27.25 29.5 relleno(NYCO Minerals, Inc.)6
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1. Un sólido bisfenol A/resina epiclorohidrina epoxida que contiene la mitad por ciento en peso del agente de control de flujo, Modaflo ® (Solutia, Inc.). 2. Un aducto imidazol. 3. Un agente de curado diciandiamida acelerado. 4. Un agente de curado fenol-glioxal condensado que es también conocido como TPE (tetra fenol etano) . 5. Un tris (hidroximetil) aminometano. 5. Un metasilicato de calcio que ocurre naturalmente. Las composiciones de revestimiento en polvo de los ejemplos 12-16 son preparados usando el mismo proceso como se expuso arriba para los ejemplos 1-6. La alcanolamina de los ejemplos 12-15 que contiene composiciones de revestimiento epoxi en polvo de la Tabla 5 fueron revestidas en paneles de acero 4x4x1/4", o 4x4x5/8" en pruebas de 48 horas, y en paneles de acero 4x4x5/8" en las pruebas del dia 28 de acuerdo con el mismo proceso de revestimiento usado anteriormente en los ejemplos 1-6, con las únicas excepciones siendo que las composiciones usadas en las pruebas de 48 horas y dia 28 se aplicó a 450°F. Los paneles
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probados para 28 días fueron luego chorreados y enjuagados con ácido fosfórico. Los paneles revestidos fueron sujetos a la misma prueba de desprendimiento catódico descrito anteriormente . El ejemplo comparativo 16 de la composición de revestimiento en polvo fue revestida en un panel de acero de 4x4x5/8", la cual fue chorreada y enjuagada con ácido fosfórico. Los paneles fueron revestidos con 14-18 milésimas del panel sumergido en un lecho fluidizado. Después una post cura de 3 minutos, los paneles fueron apagados con agua. Los paneles de acero revestidos con la composición del ejemplo 16 fue luego sujeta a la misma prueba de desplegado catódico expuesto más arriba. La tabla 6 contiene los resultados de las pruebas de 48 horas de desplegado catódico de los ejemplos 12-13 que ilustran las composiciones de revestimiento que contienen 0.3% Tris Amino® y un agente de curado tetra fenol etano tuvo adhesión mejorada cuando se comparó a una composición, tal como el ejemplo 1, que contiene 0% de una alcanolamina . El ejemplo 14 ilustra que las composiciones de revestimiento que contienen 0.3% Tris Amino®, 1.7% borato de zinc, y un agente de curado tetra fenol etano tuvo adhesión mejorada cuando se comparó a una composición, tal como el ejemplo 1, conteniendo 0% de una alcanolamina. El ejemplo 14 además ilustra, cuando se compara a los ejemplos 12-13, que
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logran la adhesión mejorada por la adición de una alcanolamina que no fue afectada adversamente por la adición de ambos borato de zinc y un agente de curado tetra fenol etano. El ejemplo 15 ilustra que composiciones de revestimiento que conteiene 0.4% de Tris Amino® y borato de zinc tendrá adhesión mejorada cuando es comparada a una composición, tal como el ejemplo 1, que contiene 0% de una alcanolamina. El ejemplo 15 además ilustra, cuando comparado a los ejemplos 2-5, logran que la adhesión mejorada por adición de una alcanolamina no sea adversamente afectada por adicionar también borato de zinc a la composición de revestimiento. Tabla 6 Resultados de la prueba de desplegado catódico (48 h. por CSA Z245.20-02,medidas desde el borde del espacio sin protección)
*La indica que el deplegado no fue probado para la composición de revestimiento en polvo respectiva a la temperatura particular de referencia. La tabla 7 la cual contiene los resultados de la prueba del dia 28 de desplegado catódico de los ejemplos 14, 15 y 16
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ilustra vía ejemplos 14 y 15 que composiciones de revestimiento que contienen Tris Amino® y borato de zinc darán rendimiento mejorado cuando se compara al ejemplo 16 el cual contiene 0% borato de zinc y 0% Tris Amino® , aún cuando se aplicó a una temperatura más baja de aplicación. Tabla 7 Resultados de la prueba de desplegado catódico (dia 28 por TransCanada Pipeline spec. TESCOAT FBE Rev. 0, la cual está basada en CSA Z245.20-98, medido desde el centro del espacio sin protección)
*La indica que el desplegado no fue probado para la composición de revestimiento en polvo respectiva a la temperatura particular de referencia. Ejemplos 17 a 19 Los ejemplos 17-18 de la Tabla 8 ilustran la alcanolamina que contiene las composiciones de revestimiento epoxi termoendurecible en polvo de la presente invención, en la cual una gente de curado tipo fenólico y 1% de una alcanolamina son incorporados aquí . Los revestimientos en polvo de la Tabla 5 son usados para preparar un revestimiento
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delgado (2-3.5 milésimas) . El ejemplo 19 es una muestra de control que contiene 0% alcanolamina . Todas las cantidades son dadas en porcentaje por peso del peso de la formulación total. Tabla 8
1. Un producto de reacción novolac modificado de alto peso molecular de resina epoxi líquida y bisfenol-A. 2. Un producto de reacción sólido novolac modificado de alto peso molecular de resina epoxi líquida y bisfenol-A. 3. Un producto de reacción sólido de resina epoxi liquida y bisfenol-A que contiene un acelerador de cura. 4. Un tris (hidroximetil) aminometano. 5. Relleno de sulfato de bario. Los ingredientes que comprenden las composiciones de revestimiento de los ejemplos 17-19 de la tabla 5 fueron
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adicionados y mezclados por aproximadamente 3 minutos . La mezcla fue luego vertida dentro de un extrusor de mezcla de fusión, en el cual la temperatura de salida del rango extrudido desde 220 hasta 260°F. Después de enfriamiento en rodillos fríos de agua enfriada hasta aproximadamente 100°F, el extrudido se trituró usando un triturador Bantam de tal manera que las partículas tengan un rango de tamaño de 2-100 micrones con un promedio producido de tamaño de partícula de 40 micrones fue producido. Entonces cada uno de las composiciones de revestimiento producidas de la tabla 8 fueron luego aplicados a paneles lisos de acero 3x5x0.04" que no fueron químicamente pre-tratados . El proceso de aplicación de las composiciones de revestimiento involucra rocío electrostático de los paneles, en los cuales a una temperatura de 77°F, con cada una de las composiciones de revestimiento respectiva listada en la tabla 8. Los paneles fueron luego curados en un horno fijo a 325°F por 10 minutos. Después se removieron del horno, los paneles fueron enfriados con aire. Después de ser curados, cada panel fue sujeto a una prueba de niebla de sal de término corto de acuerdo con ASTM B117, como se describió anteriormente . La tabla 9, la cual contiene los resultados de la prueba de niebla de sal de término corto de los ejemplos 17-
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19, además via ejemplos 17-18 ilustra que las composiciones que contienen una alcanolamina de acuerdo con la presente invención tienen adhesión mejorada cuando se compara al ejemplo de control 19 que contiene 0% de alcanolamina. Más específicamente, las composiciones de revestimiento de los ejemplos 17-18 tuvieron menos desplegado de la línea rayada que la composición de revestimiento del ejemplo 19. Los ejemplos 17-19 además ilustran que la adhesión mejorada puede ser obtenida aún aunque las composiciones de revestimiento de la presente invención fueron aplicadas a la superficie de un sustrato que ha sido menor que el idealmente preparado. Tabla 9 Resultados de la prueba de niebla de sal (66 h, promedio de desplegado desde la línea rayada)
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por el solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.