اثرگذاری چسب بین لایه ای در پوشش های سه لایه

امروزه چسب های بین لایه ای پلیمری مانند چسب پلی اتیلنی عامل دار شده با مالییک انیدرید به طور گسترده برای اتصال پلی اولفین ها به پلیمرهای قطبی مانند پلی آمید، اپوکسی، پلی وینیل الکل و … یا اتصال به فلزات به کار می روند. چسب های فوق به عنوان لایه میانی در  پوشش سه لایه لوله های نفت و گاز، فیلم های چند لایه، لوله های چند لایه، اتصالات لوله، مخازن سوخت و … به کار می رود. در این مقاله کاربرد چسب بین لایه ای در پوشش های سه لایه بررسی شده است.

خوردگی و پوسیده شدن لوله های انتقال سوخت یک از مشکلات رایج موجود در صنایع نفت و گاز می باشد و تعمیر یا تعویض این لوله ها باعث ایجاد هزینه های زیادی می شود از این رو تحقیق بر روی تولید پوشش هایی که بتواند مقاومت به خوردگی لوله ها را افزایش دهد همواره مورد توجه بوده است. پوشش پلی اتیلن سه لایه یکی از پرمصرف ترین این پوشش هاست که از سه لایه زیر تشکیل شده است :

۱- لایه زیرین که پرایمر اپوکسی است

۲- لایه میانی که چسب پلی اتیلنن مالییکه است

۳- لایه خارجی که پلی اتیلن سنگین (ِHDPE) است.

سه لایه فوق در شکل ۱ نشان داده شده است:

شکل ۱ : اجزای پوشش سه لایه ضد خوردگی لوله

 

نحوه اعمال سه لایه فوق به وسیله اکسترودر در شکل ۲ نشان داده شده است:

 

شکل ۲ : اعمال پوشش با اکسترودر

 

مراحل اعمال پوشش

شامل موارد زیر است :

۱- آماده سازی سطح لوله فولادی با سنگ زنی (سند بلاست)

۲- شستن سطح لوله فولادی با کرومات یا اسید فسفریک

۳- پاشش پودر اپوکسی بر روی سطح فولادی

۴- اعمال لایه پلی اتیلن خارجی به شکل نواری توسط اکسترودر

 

مزایا و معایب پوشش پلی اتیلنی

در جدول زیر به طور خلاصه بیان شده است:

 

مزایا	معایب
ایجاد یک لایه پیوسته و یکنواخت	باقی ماندن تنشهای ناشی از مرحله اعمال پوشش و آزاد شدن تدریجی آن ها
عایق الکتریسیته	عدم انتقال تنش های ناشی از انبساط و انتقاض لوله
نفوذ ناپذیر نسبت به آب	جدایش زود هنگام پوشش از لوله
محافظت در برابر اکسید شدن و نور UV
جلوگیری از صدمات فیزیکی به لوله در حین حمل و نقل و سرویس دهی

چنانچه پوشش دچار عارضه و یا نقصی مانند به وجود آمدن منفذ یا جدا شدن موضعی پوشش از سطح شود، به طوری که دسترسی عوامل خورنده نظیر آب و اکسیژن به سطح فراهم گردد، دیگر پوشش قادر به حفاظت از خط لوله نخواهد بود و لوله دچار خوردگی می شود (شکل ۲)

 

شکل ۳ : نمونه لوله خورده شده

به منظور دستیابی به بهترین حفاظت خوردگی از لوله فولادی، پوشش مذکور باید چسبندگی مناسبی به لوله داشته باشد تا بتواند تنش هایی را که از بیرون یا از داخل لوله (مانند انبساط و انقباض ناشی از تغییر دما  ) ایجاد می شود به خوبی به لایه خارجی پلی اتیلن انتقال دهد و از ایجاد تنش در سطح مشترک لوله و لایه اپوکسی وبه دنبال آن جدایش پوشش سه لایه از لوله جلوگیری نماید. اما طبق گزارشاتی که در داخل و خارج کشور انتشار یافته، مشخص شده که این پوشش اغلب طی مدت زمان نسبتا کوتاهی (کمتر از پنج سال) پس از نصب و قرارگرفتن در سرویس از سطح لوله جدا می شود و بدین خاطر نگرانی هایی در خصوص وقوع زود هنگام پدیده خوردگی فلز لوله به وجود آورده است.

یکی از مشکلات شناخته شده پوشش های پلی اولفینی چسبندگی کم پوشش به سطح فلز مى باشد. لذا برای بهبود چسبندگی و محافظت از خوردگی، معمولاً از یک لایه رزین اپوکسی در زیر پوشش پلی اولفین استفاده می نمایند. گرچه چسبندگی اپوکسی به سطح فلز خوب است، لیکن چسبندگی آن به پلی اولفین بسیار ضعیف می باشد. عموماً برای رفع این مشکل از یک لایه چسب بر پایه پلی اتیلن مالئیکه بین لایه اپوکسی و پلی اتیلن بیرونی استفاده می شود تا چسبندگی پوشش پلی اتیلن سنگین به لوله فولادی و پوشش اپوکسی با سازگار شدن از جهت قطبیت به وجود آید. چسب فوق باید از یک سو با روکش پلیمری (غیر قطبی) و از سوی دیگر با لایه زیرین اپوکسی (قطبی) سازگار باشد بنابراین در اجزای این چسب از سازگارکننده استفاده می شود. سازگارکننده فوق پلی اتیلن پیوند زده شده با مالییک انیدرید    می باشد.

عملکرد سازگارکننده پلی اتیلن در چسب بین لایه ای از این جهت حایز اهمیت می باشد که این ترکیب از سر مالئیک انیدرید خود به دلیل واکنش شیمیایی بین گروه مالییک انیدرید و اپوکسی به لایه زیرین (اپوکسی) متصل می شود و سر پلی اتیلن خود به لایه مشکی خارجی (پلی اتیلن) اتصال می یابد که در شکل ۴ نشان داده شده است:

 

شکل ۴ : واکنش شیمیایی بین سازگارکننده و لایه اپوکسی

شرکت آریا پلیمر تولید کننده چسب بین لایه ای برای این پوشش ها می باشد جهت آشنایی بیشتر با ما تماس بگیرید.