МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ДЕТАЛЬ, ПОКРЫТАЯ СЛОЕМ КРАСКИ, И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
METAL PART COVERED WITH LAYER OF PAINT, AND CORRESPONDING MANUFACTURING METHOD

Настоящее изобретение относится к детали, имеющей:
- металлический корпус, в частности, изготовленный из чугуна,
- слой краски, нанесенный, по меньшей мере, на часть корпуса, и
- краску слоя краски, имеющую состав, включающий связующее.
Известны трубчатые детали, детали для дорожных работ и детали вентилей с металлическим корпусом, в частности, с чугунным корпусом. Эти детали обычно покрыты слоем краски, включающей связующее, полученное из нефтепродуктов.
Однако известные детали не являются полностью подходящими из-за связующего, полученного из нефтепродуктов.
Поэтому целью изобретения является создание детали металлического корпуса, покрытого слоем краски, которая является более экологичной.
Предпочтительно деталь согласно изобретению способна контактировать с водой, предназначенной для потребления человеком, т.е. сохраняя воду питьевой.
Исходя из этого изобретение относится к детали, как определена выше, характеризующейся тем, что связующее включает или полностью состоит из материалов, полученных из возобновляемых природных ресурсов растительного или животного происхождения.
Деталь согласно изобретению может включать один или несколько из следующих признаков:
- связующее составляет 20 - 50% масс., в частности, 25 - 40% масс. рецептуры краски;
- связующее включает:
- по меньшей мере, одну смолу, полученную из возобновляемых природных ресурсов, предпочтительно на растительной основе, и
- по меньшей мере, одно натуральное масло предпочтительно на растительной основе;
- смола является либо натуральной, либо модифицированной натуральной, причём смола, например, включает акароидную смолу, даммаровую смолу или канифольную смолу, и
- масло выбирают, например, из рапсового, подсолнечного, соевого, оливкового, пальмового, льняного, касторового, масла из древесного дёгтя, масла грецкого или лесного ореха, миндального, арахисового, кукурузного, ржаного, рыбного или таллового масла;
- связующее преимущественно получают из модифицированного или немодифицированного натурального масла, например терпеновых смол, в частности, экстрактов древесины, фенильных смол, в частности таннинов и лигнинов, алкидных смол, полученных из растительных масел, акароидных смол, полученных из растительных масел или полисахаридов, в частности, целлюлозы или крахмала;
- связующее не содержит бисфенола даже в следовом количестве;
- краска находится либо в фазе органического растворителя, либо в водной фазе;
- если краска находится в фазе органического растворителя, то органический растворитель получен, по меньшей мере частично, из возобновляемых природных ресурсов растительного или животного происхождения, или, по меньшей мере, частично имеет нефтехимическое происхождение, и растворитель составляет 15% - 40% масс. и предпочтительно 20 - 35% масс. рецептуры,
- или если краска находится в водной фазе, то вода составляет 30 - 60% масс., предпочтительно 40 - 55% масс. рецептуры, в частности, когда краска включает, по меньшей мере, один или несколько органических растворителей в дополнение к воде сорастворитель(и) составляют менее 10% и предпочтительно менее 5% масс. рецептуры;
- органический растворитель выбран из алифатических растворителей, в частности алканов и алкенов, ароматических растворителей, в частности, толуола и ксилола, спиртов, в частности, этанола и метанола, кетонов, в частности, ацетона и метилизобутилкетона, простых эфиров, галогенированных растворителей, в частности, хлороформа, а также смесей этих компонентов;
- краска включает наполнитель, в частности, содержащий, по меньшей мере, один из следующих компонентов: силикат, в частности, кварц, слюду, тальк, стеатит, полевой шпат или каолин, диоксид кремния, фосфат кальция, сульфат бария, феррит бария, карбонат кальция и/или магния, доломит и мел, и
в частности, неорганический наполнитель составляет 25 - 60% масс., предпочтительно 30 - 50% масс. рецептуры;
- краска включает, по меньшей мере, одну добавку, выбранную из: одного или нескольких модификаторов реологии, одного или нескольких средств защиты от УФ излучения, одного или нескольких противогрибковых агентов, одного или нескольких биоцидов, одного или нескольких пеногасителей, одного или нескольких диспергирующих агентов, одного или нескольких смачивающих агентов, одного или нескольких красящих пигментов и одного или нескольких антикоррозийных пигментов и
композиция может включать один или несколько стабилизаторов эмульсий и предпочтительно добавка(и) в целом составляет менее 20% масс. рецептуры,
каждая из добавок, присутствующих в составе, составляет менее 5% масс. и предпочтительно менее 3% масс. рецептуры;
- либо деталь включает слой покрытия, в частности из антикоррозийного металла, например, на основе протекторного металла, такого как цинк или сплав цинка, либо из псевдоцинкового сплава, расположенного на поверхности корпуса, и слой краски расположенный на поверхности слоя покрытия,
- или слой краски расположен на поверхности корпуса;
- слой краски является пористым, в частности, в случае, когда деталь включает слой покрытия на основе протекторного металла, слой краски регулирует и/или ограничивает расход слоя покрытия; и
- деталь представляет собой трубчатую деталь, деталь для дорожных работ или часть вентиля, и, в случае, когда деталь представляет собой трубчатую деталь, то она, в частности, представляет собой шланг, соединитель или соединительную часть, подходящие для соединительных шлангов во время монтажа, или ремонта трубы.
Изобретение также относится к способу изготовления детали, как она определена выше, включающему следующие последовательные стадии:
- изготовление корпуса,
- покрытие корпуса слоем краски, причем температура краски находится в интервале 20 - 40°С, и корпус и возможно также слой покрытия находятся при температуре 40 - 80°С, и
- сушку корпуса с покрытием при температуре 70 - 90°С в течение 45 - 90 мин в случае, если краска находится в фазе органического растворителя и 15 - 45 мин в случае, если краска находится в водной фазе.
Изобретение будет лучше понятно при прочтении нижеследующего описания, приведённого исключительно в качестве примера, и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 представляет частичный схематический вид поперечного сечения первого осуществления детали согласно изобретению; и
фиг. 2 представляет вид, аналогичный виду фиг. 1, второго осуществления детали согласно изобретению.
Признаки, раскрытые ниже в контексте одного осуществления, могут применяться отдельно в указанном осуществлении независимо от других раскрытых признаков этого осуществления, насколько это технически возможно. Признаки, раскрытые ниже в контексте одного осуществления, также могут применяться отдельно или в сочетании со всеми другими осуществлениями.
Фиг. 1 представляет деталь, которая в данном случае представляет собой трубчатую деталь 1 с покрытием, заглубленную в грунт 3 и используемую для транспортировки жидкости 5, например, питьевой воды.
Деталь также может быть деталью для дорожных работ или частью вентиля.
Трубчатая деталь может быть шлангом, соединителем или соединительной частью, подходящими для соединения шлангов во время монтажа или ремонта трубы.
Трубчатая деталь 1 включает корпус 7 и наружное покрытие 9, расположенное между грунтом 3 и корпусом 7, преимущественно расположенное на корпусе 7, чтобы изолировать его от грунта 3.
Корпус 7 выполнен из чугуна, преимущественно из ковкого чугуна. В проиллюстрированном примере корпус 7 проходит в продольном направлении L, перпендикулярном плоскости фиг. Только часть сечения корпуса 7 показана на фиг. 1.
Жидкость 5 течёт внутри корпуса 7 в продольном направлении L. Внутреннее покрытие, которое не показано, может находиться на внутренней стенке корпуса 7, чтобы изолировать жидкость 5 от корпуса 7.
Наружное покрытие 9 включает слой 11 металлического покрытия и слой 13 краски, расположенный на слое 11 покрытия.
В общем, слой 13 краски расположен либо, по меньшей мере, на части поверхности корпуса 7, либо на слое 11 металлического покрытия, расположенного на поверхности корпуса 7.
Слой 11 покрытия является антикоррозионным слоем, в частности, на основе протекторного металла.
Слой 11 металлического покрытия является пористым и преимущественно наносится электродуговой металлизацией. Слой 11 металлического покрытия включает или состоит по существу из чистого цинка, например, имеющего массовую концентрацию, превышающую или равную 99,9%, или из сплава цинка или псевдосплава. Сплав или псевдосплав включает, по меньшей мере, 50% масс. цинка и 0,5 - 40% алюминия. Например, слой 11 покрытия состоит из 85% масс. цинка и 15% масс. алюминия.
Под действием коррозийно-активных веществ земли слой 11 покрытия превращается в слой продуктов, защищающих от коррозии, который стабилен в среде, где он возник. Слой цинк-алюминиевого сплава также называется «анодным» по отношению к чугуну, поскольку он может постепенно трансформироваться в результате окисления под действием электрохимического элемента, образованного чугуном, сплавом и землей, для защиты нижележащего или оголённого чугуна в дефектах слоя сплава путём формирования указанного защитного слоя.
Поскольку слой осаждается посредством дуговой металлизации, слой 11 покрытия состоит из затвердевших и, следовательно, пористых капель. Адаптируя настройки способа металлизации, регулирующего размер пор и толщину слоя, специалист в данной области техники может отрегулировать условия, в частности, скорость, для формирования защитного слоя. Было установлено, что бифазная структура сплава цинк/алюминий способствует удержанию формируемых цинковых продуктов.
Преимущественно слой 11 покрытия также включает магний, и/или медь, и/или серебро, при этом уровни массового содержания составляют 0 - 5%. Эти элементы добавляют в элементарной форме или в форме оксида.
2
Слой покрытия 11 преимущественно имеет поверхностную плотность 130 - 400 г/м. Преимущественно слой 11 покрытия наносят термическим распылением для получения вышеуказанных поверхностных плотностей.
Краска слоя краски 13 согласно изобретению может быть использована для нанесения покрытия на всю или на часть корпуса 1 трубчатой детали, детали для дорожных работ или части вентиля, например, когда краска используется в качестве барьера для защиты от коррозии.
Преимущественно краску в соответствии с настоящим изобретением используют в качестве порозаполнителя слоя 11 антикоррозийного металлического покрытия, предварительно нанесённого на наружную поверхность корпуса 7.
Слой краски 13 состоит из краски, свойства и характеристики которой будут объяснены ниже.
Слой краски 13 является пористым и способен заполнять поры слоя 11 покрытия, чтобы обеспечить надлежащее действие гальванической защиты, создаваемой слоем 11 покрытия.
В этом изобретении в качестве краски порозаполнителя служит слой 13 краски для регулирования и/или ограничения расхода слоя 11 антикоррозийного металлического покрытия. Слой 13 краски является достаточно пористым, чтобы обеспечить обмен между грунтом 3 и слоем 11 металлического покрытия, например, выполненного из Zn. Таким образом слои регулируют перемещение электролита из грунта 3 к слою 11 покрытия и перемещение в грунт 3 продуктов превращения протекторного металла из слоя 11 покрытия, например продуктов превращения Zn. Однако слой 13 краски также не должен быть слишком пористым, так чтобы слой покрытия, например цинк, не расходовался слишком быстро.
Кроме того, поры слоя краски являются открытыми порами.
Дополнительно слой 13 краски служит для закрепления, благодаря своим порам, продуктов превращения протекторного металла из слоя 11 покрытия, например продуктов превращения Zn, которые образуются над слоем между слоем 13 краски и слоем грунта 3.
Краска, например, составлена из соединений, относящихся к спискам веществ, разрешённых к применению, Европейским союзом для контакта с пищевыми продуктами (Европейская норма ЕС № 10/2011), и имеет одобрение регулирующих органов (например, Сертификат французского санитарного соответствия (ACS), или английский сертификат WRAS) для продуктов, контактирующих с водой, предназначенной для потребления человеком. Предпочтительно краска согласно изобретению способна вступать в контакт с питьевой водой, предназначенной для потребления человеком, и не включает бисфенолов даже в следовом количестве.
Краска из слоя 13 краски имеет следующие характеристики:
Краска в соответствии с изобретением включает, по меньшей мере, одно связующее на основе биологических источников, полученное из возобновляемых природных ресурсов растительного или животного происхождения. Преимущественно связующее получается полностью из возобновляемых природных ресурсов растительного или животного происхождения.
Краска перед сушкой находится либо в фазе органического растворителя, либо в водорастворимой водной фазе, в частности в водной эмульсии, с органическим сорастворителем(ми) или без него. Слой 13 краски не включает органического растворителя или сорастворителя, в частности, полученных из углеводородов.
Помимо связующего(их), органического растворителя(ей), органического сорастворителя(ей) или воды, краска может включать неорганические наполнители, а также любые добавки, которые будут указаны ниже.
«Рецептура» в дальнейшем относится к рецептуре краски слоя 13 краски в жидком состоянии перед нанесением на корпус или на слой 11 покрытия.
Более конкретно, рецептура краски включает компоненты, описанные ниже.
Связующее по существу или исключительно включает материалы, полученные из возобновляемых ресурсов растительного или животного происхождения, и составляет 20 - 50% масс., предпочтительно 25 - 40% масс. рецептуры.
В случае если краска находится в фазе органического растворителя, связующее может быть получено, по меньшей мере, из одной возобновляемой смолы природного происхождения, предпочтительно растительного, и, по меньшей мере, одного масла природного происхождения, предпочтительно растительного.
Содержание (массовое) связующего в смоле(ах), полученной из возобновляемых природных ресурсов, предпочтительно составляет основную часть относительно содержания в масле (маслах) природного происхождения. Другими словами, содержание связующего в смоле(ах), получаемой из возобновляемых природных ресурсов, больше, чем содержание связующего в маслах природного происхождения.
Кроме того, рецептура слоя 13 краски и, следовательно, слой 13 краски не включает щёлочи.
Растительные возобновляемые смолы могут быть натуральными, то есть использоваться, в том виде, в каком они получены из природного источника, необязательно очищенными или могут быть модифицированными натуральными, то есть химически переработанными. Смолами являются, например, акароидные смолы, даммаровые смолы, канифольные смолы, природные или модифицированные. Такие смолы описаны, например, в ЕР 1466878, ЕР 2090623 и FR 2995891.
Масло на растительной или животной основе выбирают, например, из рапсового, подсолнечного, соевого, оливкового, пальмового, льняного, касторового, древесного, масла грецкого или лесного ореха, миндального, арахисового, кукурузного, ржаного, рыбьего или таллового масла. Такие масла описаны, например, в ЕР 1466878, ЕР 2090623 и FR 2995891.
В случае, если краска находится в водной фазе, связующее может быть получено, по меньшей мере, из одной возобновляемой смолы природного происхождения. Смола может находиться в естественном состоянии, то есть использоваться в том виде, в котором она получена из природного источника, может необязательно быть очищенной, или может быть модифицированной природной смолой, то есть химически переработанной. Примерами таких смол являются терпеновые смолы, в частности, извлечённые из древесины, алкиды, полученные из растительных масел, акароиды, полученные из растительных масел или полисахаридов, таких как целлюлоза и крахмал. Другими примерами смол являются фенольные смолы, такие как танины и лигнины.
Растворитель может быть получен, по меньшей мере, частично, из возобновляемых ресурсов растительного или животного происхождения, но также может быть продуктом нефтехимии. В случае если краска находится в фазе органического растворителя он составляет 15 - 40% масс., предпочтительно 20 - 35% масс. рецептуры.
В случае если краска находится в водной фазе, вода составляет 30 - 60% масс., предпочтительно 40 - 55% масс. рецептуры. Когда один или несколько органических сорастворителей добавляют в воду, то они составляют менее 10% и предпочтительно менее 5% масс. рецептуры.
Примеры органических растворителей, используемых в краске, находящейся в фазе органических растворителей согласно изобретению, включают: алифатические растворители (алканы и алкены), ароматические соединения (толуол, ксилол), спирты (этанол, метанол и т.д.), кетоны (ацетон, метилизобутилкетон и т.д.), простые эфиры, галогенированные растворители (хлороформ и т.д.) или тому подобное, а также смеси этих компонентов.
Наполнители могут включать неорганические наполнители, такие как кварц, слюда, тальк, стеатит, полевой шпат, каолины и силикаты в целом, фосфат кальция, сульфат бария, феррит бария, карбонат кальция и/или магния, мел, диоксид кремния и доломит. Они могут составлять 25 - 60% масс., предпочтительно 30 - 50% масс. рецептуры.
В случае если краска находится в фазе органического растворителя, рецептура также может включать одну или несколько добавок. Добавки могут включать или состоять из следующих добавок, которые хорошо известны специалисту в данной области техники; такие как модификаторы реологии, средства защиты от УФ-излучения, противогрибковые агенты, биоциды, пеногасители, диспергирующие агенты, смачивающие агенты, красящие пигменты и антикоррозийные пигменты.
В случае если краска находится в водной фазе, рецептура также может включать одно (или несколько) средств стабилизации эмульсии.
Эти добавки в сумме составляют менее 20% масс. рецептуры, каждая из добавок, присутствующих в рецептуре, составляет менее 5% масс. и предпочтительно менее 3% масс. рецептуры.
Фиг. 2 представляет деталь согласно второму осуществлению изобретения. Это осуществление отличается от осуществления фиг. 1 только следующим образом. Похожие элементы имеют одинаковые обозначения.
Слой 13 краски нанесён непосредственно на внешнюю поверхность корпуса 7. Поэтому слой 11 металлического покрытия исключён и наружное покрытие 9 состоит из слоя 13 краски.
Кроме того, внутренний слой 14 краски расположен на внутренней поверхности корпуса 7. Этот слой 14 краски находится в контакте с внутренней поверхностью корпуса 7 и образует внутреннюю поверхность детали 1, контактирующую с жидкостью 5 циркулирующей в детали 1.
Композиция краски слоя 14 краски идентична рецептуре краски слоя 13 краски.
Способ изготовления детали согласно изобретению включает следующие стадии:
Сначала изготавливают корпус 7, например, путём литья в формы.
Далее, если это необходимо, наносят слой 11 покрытия на поверхность корпуса 7.
Затем нагревают корпус 7, снабжённый, если необходимо, слоем 11 металлического покрытия, до температуры 40 - 80°С.
Далее наносят краску на корпус 7, соответственно, на слой 11 покрытия, когда краска находится при температуре 20 - 40°С и когда корпус и соответственно также слой 11 покрытия находится при температуре 40 - 80°C.
Наконец, слой 13 краски, нанесённый таким образом, сушат при температуре сушки 70 - 90°С в течение 45 - 90 минут в случае, если краска находится в фазе органического растворителя и 15 - 45 минут в случае, если краска находится в водной фазе.
Краска в соответствии с изобретением может наноситься распылением с использованием пистолета-распылителя, предпочтительно, безвоздушным способом, погружением в ванну с краской или кистью.
В случае если краска, используемая в качестве антикоррозионного барьера, наносится непосредственно на металлическую трубчатую деталь, деталь для дорожных работ или часть вентиля, как, например, в случае слоёв 13 и 14 краски, показанных в осуществлении на фиг. 2, толщина слоя краски составляет 200 - 500 мкм, предпочтительно 250 - 400 мкм.
Когда краска используется в качестве порозаполнителя для антикоррозионного металлического покрытия, предварительно нанесённого на трубчатую деталь, как в случае, например, слоя 13 краски, показанных в осуществлении на фиг. 1, тогда толщина слоя краски составляет 70 - 200 мкм, предпочтительно 80 - 150 мкм.
Компоненты краски делают деталь экологичной, в то же время гарантируя приемлемую стойкость с течением времени.
Изобретение также может в целом включать следующие стадии:
- изготовление детали, включающий металлический корпус 7, в частности, выполненный из чугуна, и слой 13 краски, нанесённый, по меньшей мере, на часть корпуса,
- деталь, включающая слой 11 антикоррозионного металлического покрытия, в частности, на основе протекторного металла, такого как цинк или сплав цинка или псевдоцинковый сплав, расположенный на поверхности корпуса 7,
- слой 13 краски расположен на поверхности слоя 11 покрытия, и
- контроля и/или ограничения расхода слоя 11 антикоррозионного металлического покрытия посредством размера пор слоя краски.