اثرگذاری چسب بین لایه‌ای در پوشش های سه لایه

امروزه چسب‌های بین لایه‌ای پلیمری مانند چسب پلی اتیلنی عامل دار شده با مالئیک انیدرید، به طور گسترده برای اتصال پلی اولفین‌ها به پلیمرهای قطبی مانند پلی آمید، اپوکسی، پلی وینیل الکل و … یا اتصال به فلزات به کار می‌روند. چسب‌های فوق به عنوان لایه میانی در  پوشش سه لایه لوله‌های نفت و گاز، فیلم‌های چند لایه، لوله‌های چند لایه، اتصالات لوله، مخازن سوخت و … به کار می‌رود. در این مقاله کاربرد چسب بین لایه‌ای در پوشش‌های سه لایه بررسی شده است.

خوردگی و پوسیده شدن لوله های انتقال سوخت، یکی از مشکلات رایج موجود در صنایع نفت و گاز می‌باشد و تعمیر یا تعویض این لوله‌ها باعث ایجاد هزینه های زیادی می‌شود، از این رو تحقیق بر روی تولید پوشش‌هایی که بتواند مقاومت به خوردگی لوله ها را افزایش دهد همواره مورد توجه بوده است. پوشش پلی اتیلن سه لایه یکی از پرمصرف‌ترین این پوشش‌هاست که از سه لایه زیر تشکیل شده است :

۱- لایه زیرین که پرایمر اپوکسی است

۲- لایه میانی که چسب پلی اتیلنن مالئیکه 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 می‌شود (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 تنش‌هایی را که از بیرون یا از داخل لوله (مانند انبساط و انقباض ناشی از تغییر دما) ایجاد می‌شود، به خوبی به لایه خارجی پلی اتیلن انتقال دهد و از ایجاد تنش در سطح مشترک لوله و لایه اپوکسی و به 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 قرار گرفتن در سرویس از سطح لوله جدا می‌شود، و بدین خاطر نگرانی‌هایی در خصوص وقوع زود هنگام پدیده خوردگی فلز لوله به وجود آورده است.

یکی از مشکلات شناخته شده پوشش‌های پلی اولفینی چسبندگی کم پوشش به سطح فلز مى‌باشد. لذا برای بهبود چسبندگی و محافظت از خوردگی، معمولاً از یک لایه رزین اپوکسی در زیر پوشش پلی اولفین استفاده می‌نمایند. گرچه چسبندگی اپوکسی به سطح فلز خوب است، لیکن چسبندگی آن به پلی اولفین بسیار ضعیف می‌باشد. عموماً برای رفع این مشکل از یک لایه چسب بر پایه پلی اتیلن مالئیکه بین لایه اپوکسی و پلی اتیلن بیرونی استفاده می‌شود، 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 می‌شود. سازگارکننده فوق پلی اتیلن پیوند زده شده با مالئیک انیدرید می‌باشد.

عملکرد سازگارکننده پلی اتیلن در چسب بین لایه‌ای از این جهت حایز اهمیت می‌باشد، که این ترکیب از سر مالئیک انیدرید خود به دلیل واکنش شیمیایی بین گروه مالئیک انیدرید و اپوکسی به لایه زیرین (اپوکسی) متصل می‌شود و سر پلی اتیلن خود به لایه مشکی خارجی (پلی اتیلن) اتصال می‌یابد که در شکل ۴ نشان داده شده است:

 

شکل ۴ : واکنش شیمیایی بین سازگارکننده و لایه اپوکسی

شرکت آریا پلیمر تولید کننده چسب بین لایه‌ای برای این پوشش‌ها می‌باشد جهت آشنایی بیشتر با ما تماس بگیرید.