BR112014001807B1 - Forro para reabilitação de tubo com revestimento de tubo de cura-no-local - Google Patents

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Abstract

forro para reabilitação de tubo com revestimento de tubo de cura-no-local. a presente invenção refere-se a um forro para reabilitação de cipp compreendendo uma camada de material de polímero termoplástico, uma camada absorvente de resina, resina de cura por calor de termocura impregnando a camada absorvente; em que o dito termoplástico é uma composição de poliolefina heterofásica (i) tendo módulo flexural igual ou inferior a 200 mpa, e compreendendo um homopolímero de propileno cristalino (a); e um copolímero ou uma composição de copolímeros de etileno com outras alfa-olefinas (b) contendo a partir de 15% em peso para menos do que 40% em peso de etileno.

Description

[0001] A presente invenção refere-se aos forros para revestimento de tubos, particularmente mas não limitado a tubos de diâmetro grande, por exemplo, esgoto. Particularmente ela é dirigida aos forros para reabilitação de tubo com tecnologias de revestimento de tubo de cura- no-local (CIPP).
[0002] Resinas de termocura têm sido aplicadas na técnica para reabilitação de tubos, por exemplo, usando uma gusa de revestimento que é também forçada através do tubo por ar comprimido. Um inconveniente maior é longo tempo de cura requerido - até dezesseis horas - que adiciona consideravelmente ao tempo de inatividade.
[0003] Em WO 97/04269 um método CIPP para revestimento de tubos é descrito em que um tubo de material de película é acoplado em uma extremidade do tubo e virado do avesso pela pressão do fluido através do tubo.
[0004] Métodos similares têm sido empregados por um número de anos na reabilitação estrutural de esgotos. O revestimento usado nesse procedimento, é tipicamente um têxtil impregnado de resina de termocura de trabalho pesado, por exemplo, feltro de fibra de poliéster. Em WO 97/04269 um método de revestimento é descrito em que o forro para ser virado do avesso é um tubo de película, por exemplo, um tubo de película de polietileno disposto plano, que pode ser desenrolado do rolo para ser alimentado com o tubo.
[0005] Polietileno e tereftlato de polietileno são apropriados, especialmente para revestir tubos de água e gás com espessura entre cerca de 40 e 400 microns. Uma camada adesiva pode ser adicionada (dentro do tubo extrudado) para ativação uma vez no tubo, como por aquecimento de uma água quente, ar ou fluxo de vapor através do tubo, para aderir ao forro da parede do tubo.
[0006] Em US 2005194718 um forro é descrito para ser usado para reabilitação do tubo CIPP através da técnica de reversão acima ou o remédio alternativo na técnica. O forro compreende um material absorvente de resina (por exemplo, feltro) e um revestimento substancialmente impermeável incluindo um polímero modificado com coeficiente de fricção dinâmica reduzida a fim de reduzir a fricção que surge no processo de virar do avesso ou remédio no processo de revestimento. O revestimento substancialmente impermeável é entre 1 a 2500 microns de espessura e o polímero é selecionado de polímero sintético ou natural, por exemplo polietileno, e polipropileno. O material absorvente de resina pode compreender um material de feltragem de agulha de poliéster não trançado e o material absorvente de resina do forro é impregnado com uma resina engatável ou curável, isto é, uma resina de termocura. Preferivelmente uma resina exotérmica baixa é usada, isto é, uma que libera pouco calor sobre a cura.
[0007] Sente-se ainda a necessidade de forros materiais melhorados para a reabilitação do provendo alto desempenho que é resistência mecânica e cura rápida em adição à impermeabilidade do revestimento de película de polímero. Impermeabilidade é pedida para evitar vazamento para fora do tubo através dos orifícios e rachaduras para ser remediadas, e para prevenir infiltração indesejável no tubo devido à migração dos componentes da resina de termocura ou de outros contaminantes do ambiente. Os materiais de polímero e as outras camadas do forro são pedidas também para prover resistência para condições de cura rápida (temperaturas mais altas) sem deterioração da aparência e resistência da membrana de revestimento. Tipicamente com forros baseados em polietileno o controle da temperatura é um parâmetro crítico, a saber delaminação, rugas, bolhas, buracos e outros danos no revestimento da membrana são inconvenientes indesejáveis arrastados para selecionar resinas exotérmicas baixas (cura moderada) para métodos de CIPP do estado da técnica.
[0008] A presente invenção é dirigida para uma seleção de materiais para reabilitação de CIPP superando os inconvenientes do estado da técnica.
[0009] Um primeiro objetivo da presente invenção é um forro para a reabilitação de CIPP compreendendo: - uma camada de material de polímero termoplástico; - uma camada absorvente de resina; - uma resina de cura por calor de termocura impregnando a camada absorvente; em que o dito termoplástico é uma composição de poliolefina heterofásica (I) tendo módulo flexural igual ou menor do que 200 MPa, preferivelmente de 80 a 180 MPa ainda mais preferivelmente igual ou menor do que 150 MPa, compreendendo: (a) um propileno homopolímero cristalino; e (b) um copolímero ou uma composição de copolímeros de etileno com outras alfa-olefinas contendo de 15% em peso para menos do que 40% em peso de etileno, preferivelmente de 15% a 38%, mais preferivelmente de 15 a 35%, em particular de 20 a 38 e mais particularmente de 20 a 35% em peso de etileno.
[00010] Em particular, as ditas alfa-olefinas são selecionadas de alfa- olefinas C3-C10.
[00011] Exemplos das alfa-olefinas C3-C10 mencionadas acima apropriadas como comonômeros no componente (b) são propileno, buteno-l, penteno-1, 4-metilpenteno, hexeno-1, octeno-1. Comonômeros preferidos nos copolímeros de etileno do componente (b) são propileno e/ou buteno-1. O comonômero mais preferido é propileno.
[00012] Preferidas são as composições heterofásicas (I) compreendendo (percentagens em peso): 1) 5-40%, preferivelmente 20-30%, de um homopolímero de propileno (componente a) insolúvel em xileno a temperatura ambiente em uma quantidade de mais de 90%. 2) 60-95%, preferivelmente 70-80%, de uma fração elastomérica (componente b) consistindo de um ou mais copolímero(s) de etileno o(s) dito(s) copolímero(s) contendo até 40% de etileno, preferivelmente de 15% a 38%, mais preferivelmente de 15 a 35%, em particular de 20 a 38 e mais particularmente de 20 a 35% em peso de etileno; e sendo solúvel em xileno a temperatura ambiente em uma quantidade de mais de 70% .
[00013] Particularmente preferidas são as composições heterofásicas (I) compreendendo (percentagens em peso): 1) 5-40% do componente (a) como definido acima; 2) 60-95% de um componente (b1) consistindo em um ou mais copolímero(s) de etileno com propileno e/ou C4-C10 alfa-olefina(s) o(s) dito(s) copolímero(s) contendo de 15 a 40% de etileno, e sendo uma fração solúvel em xileno a temperatura ambiente ; e 3) 0-30%, em relação à soma de componente (a) e componente (b 1), de um componente de copolímero (b2) contendo etileno, 0 dito componente sendo uma fração insolúvel em xileno a temperatura ambiente.
[00014] Exemplos das alfa-olefinas C4-C10 mencionadas acima são buteno-1, penteno-1, 4-metilpenteno, hexeno-1, octeno-1. O comonômero preferido é propileno.
[00015] A solubilidade e insolubilidade dos ditos componentes e frações de polímero são definidas como frações solúveis ou insolúveis em xileno a temperatura ambiente, isto é, em torno de 25°C.
[00016] Quando presente, 0 dito componente (b 2) preferivelmente excede 1% em peso, mais preferivelmente variando de 1 a 25% em peso em relação à soma do componente (a) e componente (b 1).
[00017] Preferivelmente o percentual em peso da soma dos componentes (b 1) e (b 2) em relação ao peso da composição de poliolefina heterofásica (I) é de 50% a 90% e a proporção de peso (b 2)/(b 1) é mais baixa do que 0,4. O conteúdo de etileno no componente (b 2) é preferivelmente pelo menos 75% em peso, mais preferivelmente pelo menos 80% em peso, em relação ao peso total do componente (b 2). Os comonômeros no componente de copolímero (b 2) são preferivelmente os mesmos que aqules do componente de copolímero (b 1). Um exemplo de componente de copolímero (b 2) é um copolímero semicristalino essencialmente linear de etileno com propileno, um exemplo específico do qual é polietileno de densidade baixa linear (LLDPE).
[00018] As ditas composições heterofásicas podem ser preparadas misturando componentes (a) e (b), ou componente (a) e componente (b 1), e opcionalmente componente (b 2) no estado derretido, o que quer dizer em temperaturas mais elevadas do que seu ponto de amolecimento ou fusão, ou mais preferivelmente por polimerização seqüencial na presença de um catalisador Ziegler-Natta altamente estereoespecífico. Em particular, o sistema de catalisador usado compreende (i) um componente catalítico sólido contendo um composto de titânio e um composto de doador de elétron, ambos suportados em cloreto de magnésio, e (ii) um composto de trialquila Al e opcionalmente um composto de doador de elétron.
[00019] Outros catalisadores que podem ser usados são catalisadores do tipo metaloceno, como descrito em USP 5.324.800 e EP-A-0 129 368; particularmente vantajoso são metalocenos de bi- indenila encadeados, por exemplo como descrito em USP 5.145.819 e EP-A-0 485 823.
[00020] Esses catalisadores de metaloceno podem ser usados em particular para produzir o componente (b).
[00021] O processo de polimerização sequencial mencionado acima para a produção da composição heterofásica (I) compreende pelo menos dois estágios, em que em um ou mais estágios propileno é polimerizado, opcionalmente na presença do(s) dito(s) comonômero(s), para formar o componente (a), e em um ou mais estágios adicionais as misturas de etileno com a dita (s) alfa-olefina(s) C3-C10, são polimerizadas para formar 0 componente (b).
[00022] Os processos de polimerização são realizados em fase líquida, gasosa, ou de líquido/gás. A temperatura da reação nos vários estágios de polimerização pode ser igual ou diferente, e geralmente varia de 40 a 90°C, preferivelmente de 50 a 80°C para a produção do componente (a), e de 40 a 60°C para a produção do componente (b).
[00023] Exemplos de processos de polimerização sequencial são descritos no pedido de patente européia EP-A-472946.
[00024] A título de exemplo, a composição heterofásica (I) tem valores de MFR variando de 0,1 a 20 g/10 min, preferivelmente de 0,2 a 15 g/10 min. A composição heterofásica com os ditos valores da taxa de fluxo fundido pode ser obtida diretamente durante 0 processo de polimerização; como uma alternativa, a dita composição heterofásica pode ser submetida a um processo de viscorredução química realizado na presença dos agentes de viscorredução apropriados, tais como peróxidos. O dito processo de viscorredução química é realizado de acordo com métodos bem conhecidos.
[00025] Tipicamente, 0 conteúdo total de etileno polimerizado na composição heterofásica (I) varia de 15 a 35% em peso, em particular de 15 a 30% em peso.
[00026] O peso molecular dos vários componentes da composição heterofásica (I) (determinado medindo a viscosidade intrínseca no tetraidronaftaleno a 135°C) varia em função da natureza dos componentes, e da taxa de fluxo de fusão total da composição. Em particular, a viscosidade intrínseca é preferivelmente compreendida entre os limites a seguir: 0,5-3 dl/g, preferivelmente de 1 e 1,5dl/g, para o componente (a), e 2-8 dl/g para o componente (b) ou (b1) e (b2) quando presentes.
[00027] Tipicamente a composição (I) exibe baixa dureza (margem D - ISO 868) de igual para a ou menos do que 50, preferivelmente menor do que 40 ainda mais preferivelmente mais baixo do que 28.
[00028] Particularmente preferidas são as composições heterofásicas (I) tendo uma temperatura de pico de fusão Tm (DSC - ISO 11357-3) de igual a ou maior do que 150°C, mais preferivelmente igual a ou maior do que 160°C. Ainda mais preferidas são aquelas composições (I) tendo temperatura de amolecimento Vicat relativamente baixa (Tvicat) medida de acordo com ISO 306 - (A50 (50°C/h 10N)). Preferivelmente Tvicat é igual para ou menos do que 60°C. Particularmente preferidas são as composições heterofásicas (I) tendo valores de Tm e Tvicat satisfazendo a equação a seguir: Tm - Tvicat > 100°C.
[00029] O forro da presente invenção preferivelmente tem um material de tecido não trançado (feltro) como uma camada absorvente de resina. Tipicamente grânulos de poliéster são processados em fios de tenacidade alta usando uma trituradora (fresa) giratória dedicada. Os fios são transformados para gerar um tecido de poliéster não trançado que é a prova de deterioração e muito forte. Um feltro comercial apropriado é produzido por SIOEN Industrial Application e vendido sob o nome comercial Siopipe C.
[00030] A resina de cura por calor de termocura apropriada para a presente invenção é tipicamente uma resina de poliéster formulada para cura por calor em torno de 80 - 85°C.
[00031] Os exemplos a seguir são ilustrativos não limitando a presente invenção. Os métodos analíticos a seguir têm sido usados para determinar as propriedades reportadas na presente invenção. Propriedade Método Taxa de Fluxo de Fusão (MFR)ISO1133, a 230°C, 2,16 kg em que não diferentemente especificada Margem de Dureza A ( Sh.A ) e Margem D ( Sh.D ): medidas em umas placas de compressão moldadas (espessura de 4mm) seguindo o ISO 868. DSC - propriedades térmicas: o pico da temperatura de fusão Tm foi medido seguindo ISO 11357-3, através de DSC realizado a 10°C/min em que não diferentemente especificado. Módulo Elástico Flexural (MEF) ISO 178 em 1mm placa moldada de compressão espessa. Conteúdo de comonõmero (% em peso) IR. Espectroscopia Xileno solúvel em frações insolúveis (% em peso): determinados como a seguir:
[00032] 2,5 g de composição de polímero e 250 cm3 de O-xileno são introduzidos em um frasco de vidro equipado com um refrigerador e um agitador magnético. A temperatura é elevada em 30 minutos até o ponto de fusão do solvente. A solução clara assim obtida é depois mantida sob refluxo e agitando por 30 minutos adicionais. O frasco fechado é depois refrigerado para 100°C no ar por 10 a 15 minutos sob agitação e depois mantido por 30 minutos em banho de água termostático a 25 °C por 30 minutos também. O sólido assim formado é filtrado em papel de filtragem rápida. 100 cm3 do líquido filtrado é despejado em um recipiente de alumínio anteriormente pesado que é aquecido em uma placa de aquecimento sob fluxo de nitrogênio, para remover o solvente por evaporação. O recipiente é depois mantido em um forno a 80°C sob vácuo até o peso constante ser obtido. A percentagem de peso do polímero solúvel em xileno (XS) a temperatura ambiente (25°C) é depois calculada.
Produtos Usados em Exemplos de Trabalho
[00033] HPOI: Composição de poliolefina heterofásica tendo MFR 0,8 g/10min, módulo Flexural 100 MPa, Margem de Duerza D ( Sh.D ) 28, Tm = 160°C; Tvicat = 57°C e compreendendo - 24 % em peso de um homopolímero de propileno cristalino (componente a), tendo MFR 25 g/1 Omin, fração solúvel em xileno a 25°C de 3% em peso, e - 76 % em peso de uma fração elastomérica (componente b) de propileno com etileno tendo 28 % em peso de unidades derivadas de etileno, 89% em peso de fração solúvel em xileno a 25°C.
[00034] HPO2: Composição de poliolefina heterofásica tendo MFR 0,6 g/1 Omin, módulo Flexural MPa, Margem de Dureza D ( Sh.D ) 30, Tm 142°C, Tvicat 60°C e compreendendo - 31 % em peso de um copolímero cristalino de propileno com 3,3 % em peso de unidades derivadas de etileno (conteúdo de comonômero), tendo MFR 25 g/1 Omin, fração solúvel em xileno a 25°C de 6% em peso, e - 69 % em peso de uma fração elastomérica de propileno com etileno tendo 27 % em peso de unidades derivadas de etileno, 89% em peso de fração solúvel em xileno a 25°C.
[00035] LDPE : polietileno de baixa densidade comercializado por Lyondellbasell sob o nome comercial de Lupolen 1800H, densidade de 0,919 g/cm3(ISO 1183) , MFR 1.5 dg/min (190°C/2,16Kg), módulo Flexural 180 Mpa, Tm (ISO 3146) de 108°C e Tvicat de 88°C.
[00036] Suporte de feltro: feltro comercial produzido por SIOEN Industrial Application vendido sob o nome comercial Siopipe C - selecionado para acoplar à membrana obtida a partir de composições termoplásticas.
[00037] Resinas de termocura usadas para impregnar o feltro: - Resina de poliéster 1 (resina de cura por calor): uma resina de poliéster não saturada de neopentilglicol isoftálico comercializada por Resintex Technology S.r.l. sob o nome comercial CRYSTIC 4044T V01, com 0,8% de Perkadox 16 + 1% de Trigonox C, tendo reatividade a 80°C com um tempo para o pico de 7 - 8 minutos e uma temperatura e pico de 250°C. - Resina de poliéster 2 (resina de cura moderada): resina de poliéster ortoftálico dissolvida em estireno comercializada por Leda Industrie srl sob o nome comercial R.601/T formulada com 2% de peróxido de metil etil cetona (MEKP) 50% (catalisador) para cura a 25 °C, tendo uma curva exotérmica definida pelo tempo de gelificação de 10 min, temperatura de pico 160 °C e tempo para a temperatura de pico 23 min.
Preparação das membranas revestidas:
[00038] Amostras de membranas tendo espessura nominal de 0,4 mm tendo sido preparadas, partindo pelos grânulos de polímero, em um Brabender 30 mm equipado com um molde plano (150 mm) e uma pilha de calandragem, sob as condições a seguir: - autorrendimento 6-8 Kg/h - velocidade de rotação 150 rpm - temperatura de fusão 245°C para materiais baseados em polipropileno - 40 bar de pressão do cabeçote 40 bar para materiais baseados em polipropileno - temperatura de fusão de 205°C para material baseado em polietileno - 38 bar de pressão no cabeçote para material baseado em polietileno
[00039] Uma camada de feltro foi laminada na camada de fundo durante a calandragem das membranas.
Preparação do forro:
[00040] As bordas externas das duas amostras de membranas foram soldadas com uma máquina de soldagem quente Leister Comet, em uma temperatura de soldagem de 300°C e uma velocidade de soldagem de 2,5 m/min, a fim de preparar um tubo de 400 mm de comprimento e 95 mm de diâmetro. Os tubos foram virados do avesso a fim de ter o feltro como camada externa.
[00041] O feltro na camada externa foi impregnado com a resina e o forro colocado dentro de um tubo feito de aço de 100 mm de diâmetro interno e 0,5 mm de espessura da parede do tubo.
[00042] Uma série de orifícios de 5, 10, 15 mm de diâmetro, foram feitos a fim de replicar a falha na aplicação real. Os orifícios foram feitos no tubo de aço ao longo de sua circunferência do meio (situada na metade do comprimento do tubo a cerca de 200mm dos lados do tubo).
[00043] O tubo feito de aço foi equipado com duas tampas de remoção nos lados. Uma tampa foi equipada com uma conexão para adição de água, e a outra tampa foi equipada com uma conexão para a extração de água.
[00044] Uma vez fechadas as tampas de remoção, um fluxo de água foi dado dentro do dispositivo para começar o processo da cura no local.
[00045] Parâmetro de água da cura no local: Temperatura: subida de 4°C/min de 60°C para 100°C e 100°C por 20 minutos Pressão: 1 bar
[00046] No fim do ciclo a água foi extraída por um fluxo de nitrogênio.
[00047] O dispositivo foi aberto depois de 6 horas da conclusão do ciclo a fim de garantir o término da autocura da resina.
[00048] Inspeção visual foi feita a fim de avaliar o estado da membrana e a qualidade da reparação.
[00049] Forros de amostras de membrana foram preparado como descrito acima e usados para revestimento do tubo de acordo com a lista a seguir dos materiais acoplados. Exemplos 1-2: Exemplo 1: HPO1 + Resina de poliéster 1 impregnando feltro Exemplo 2: HPO1 + Resina de poliéster 2 impregnando feltro Exemplos comparativos 1-3: Exemplo comparativo 1c: HPO2 + Resina de poliéster 1 impregnando feltro Exemplo comparativo 2c: HPO2 + Resina de poliéster 2 impregnando feltro Exemplo comparativo 3c: LDPE + Resina de poliéster 1 impregnando feltro Tabela 1 - avaliação dos forros de membrana depois da cura.
Figure img0001
* Avaliação de inspeção da membrana • OK: sem sinais de dados, sem rachaduras, sem sinais de delaminação, sem bolhas ou orifícios na membrana. • Danificada: rugas ou bolhas presentes na superfície da membrana. • Deformada: membrana com delaminação ou em que o feltro é visível na superfície da membrana. • Vazamento: quando SIM o diâmetro mínimo do orifício do tubo feito de aço com evidência de vazamento da membrana é reportado.
[00050] A partir dos resultados da inspeção visual é evidente que:
[00051] LDPE, polietileno de densidade baixa, as amostras falharam com a resina de cura por calor impregnando o feltro.
[00052] HECO2, composição de polipropileno heterofásico de matriz de copolímero aleatória, com amostra de resina de cura moderada passou, com amostra de resina de cura por calor falhou.
[00053] HECO1, composição de polipropileno heterofásico de homo matrix de acordo com a invenção, passou com ambas, cura moderada e cura por calor.

Claims (9)

1. Forro para reabilitação de CIPP, caracterizado pelo fato de que compreende: - uma camada de material de polímero termoplástico; - uma camada de absorvente de resina; - uma resina de cura de termocura por calor impregnando a camada absorvente; em que o dito termoplástico é uma composição de poliolefina heterofásica (I) tendo módulo flexural igual a ou menor do que 200 MPa, compreendendo: (a) um homopolímero de propileno cristalino; e (b) um copolímero ou uma composição de copolímeros de etileno com pelo menos uma outra alfa-olefina C3-C10, contendo de 15% em peso a menos do que 40% em peso de etileno.
2. Forro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as composições heterofásicas (I) compreendem: 1) 5-40% em peso de um componente de homopolímero propileno (a), insolúvel em xileno a temperatura ambiente em uma quantidade de mais do que 90%; 2) 60-95% em peso de um componente elastomérico (b) consistindo em um ou mais copolímeros de etileno, o(s) dito(s) copolímero(s) contendo de 15% a 40% em peso de etileno; e sendo solúvel em xileno a temperatura ambiente em uma quantidade de mais do que 70%.
3. Forro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as composições heterofásicas (I) compreendem: 1) 5-40% em peso de um componente de homopolímero propileno (a), insolúvel em xileno a temperatura ambiente em uma quantidade de mais do que 90%; 2) 60-95% em peso de um componente (b1) consistindo em um ou mais copolímero(s) de etileno com propileno e/ou alfa-olefina(s) C4-C10, o(s) dito(s) copolímero(s) contendo de 15 a 40% de etileno, e sendo solúvel em xileno a temperatura ambiente; e 3) 0-30%, em relação à soma dos componentes (a) e (b 1), de um componente de copolímero (b2) contendo etileno, 0 dito componente sendo insolúvel em xileno a temperatura ambiente.
4. Forro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a dita alfa-olefina é propileno.
5. Forro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a composição (I) tem um pico de temperatura de fusão Tm (DSC - ISO 11357-3) igual a ou maior do que 150°C.
6. Forro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a composição (I) tem temperatura de amolecimento de Vicat (Tvicat) medida de acordo com ISO 306 igual ou inferior a 70°C.
7. Forro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a composição (I) tem valores de Tm e TVicat satisfazendo a equação a seguir: Tm - Tvicat > 100°C.
8. Forro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a camada absorvente de resina é um tecido de poliéster não-trançado.
9. Forro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a resina de termocura por calor é uma resina de poliéster formulada para cura por calor.
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