способ подготовки поверхности контейнера к длительному хранению продуктов

Формула изобретения

Способ подготовки поверхности контейнера к длительному хранению продуктов, включающий обезжиривание водным раствором, промывку водой, фосфатирование, промывку водой, пассивирование и сушку, отличающийся тем, что фосфатирование проводят ортофосфорной кислотой с концентрацией 200 - 400 г/л с добавкой неонола в количестве 0,1 - 10 г/л при 30 - 45^oC в течение 1 - 20 мин, а пассивирование осуществляют нитритом натрия с концентрацией 1 - 20 г/л при комнатной температуре в течение 1 - 10 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической обработки поверхностей из черных металлов, а именно к способам подготовки поверхности контейнеров из черных металлов, предназначенных для длительного хранения транспортируемых продуктов.

Известны способы подготовки поверхности контейнеров из четырех металлов под окраску с последующей их окраской известными системами лакокрасочных материалов в зависимости от условий транспортировки и хранения продуктов.

Недостатком известных способов является то, что они не исключают загрязнения транспортируемых продуктов ржавчиной и краской, что ухудшает качество данных продуктов.

Известен способ [1] подготовки поверхности черных металлов, завершающийся обработкой 2%-ным раствором ортофосфорной кислоты, нагретой до 70-80^oC, с последующей сушкой поверхностей. Этот способ способствует повышению прочности сцепления лакокрасочного покрытия с основой. Однако недостатком данного способа является то, что он не исключает загрязнения транспортируемых продуктов ржавчиной и краской при их длительном хранении в контейнере.

Известен способ [2] подготовки поверхности деталей, включающий обезжиривание, промывку и фосфатирование в течение 5 - 30 мин, при 50 - 80^oC с раствором, содержащим, г/л:

Фосфорная кислота - 50 - 80

Серная кислота - 0,5 - 15

Тиомочевина - 0,5 - 1,5

Сульфосалициловая кислота - 2 - 10

Однако известный способ не обеспечивает длительной защиты обработанной поверхности от коррозии и, следовательно, не исключает возможности загрязнения транспортируемого продукта материалов покрытия и продуктами коррозии.

Известен способ [3] подготовки поверхности стали, включающий нанесение фосфатного покрытия при 96 - 100^oC струйным методом в течение 0,5 - 1 мин, сушку при 100 - 200^oC и дополнительное нанесение на поверхность покрытия окиси меди и фосфорсодержащего вещества, выбранного из группы, содержащей красный фосфор, пятиокись фосфора, фосфат железа, марганца, цинка в соотношении 1:49. Недостатком известного способа является то, что данное фосфатное покрытие при длительном контакте с транспортируемым продуктом растрескивается, осыпается и загрязняет продуктами осыпания транспортируемый продукт.

Наиболее близким техническим решением является известный способ [4] подготовки поверхности черных металлов, включающий обезжиривание водным раствором, промывку водой, фосфатирование, промывку водой, пассивирование и сушку.

Данный способ позволяет приводить поверхности черных металлов в пассивное состояние и обеспечивает высокую прочность сцепления с лакокрасочным покрытием.

Однако недостатком известного способа является то, что при использовании известных параметров процессов обработки поверхности он не обеспечивает длительной защиты внутренней поверхности контейнера от коррозии при контакте ее с транспортируемым продуктом и не исключает загрязнение транспортируемого вещества продуктами коррозии.

Изобретение направлено на обеспечение длительной защиты внутренней поверхности контейнера от коррозии при контакте ее с транспортируемым продуктом, на исключение загрязнения транспортируемого вещества продуктами коррозии при длительном хранении и на экономию лакокрасочных материалов.

Указанная задача решается следующим образом. В отличие от известного способа подготовки поверхности изделий, включающего обезжиривание водным раствором, промывку водой, фосфатирование, промывку водой, пассивирование и сушку - по предлагаемому техническому решению фасфатирование проводят ортофосфорной кислотой с концентрацией 200 - 400 г/л с добавкой неонола в количестве 0,1 - 10 г/л при 30 - 45^oC в течение 1 - 20 мин, а пассивирование осуществляют нитритом натрия с концентрацией 1 - 20 г/л при комнатной температуре в течение 1 - 10 мин.

Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что фосфатирование проводят ортофосфорной кислотой с концентрацией 200 - 400 г/л с добавкой неонола в количестве 0,1 - 10 г/л при 30 - 45^oC в течение 1 - 20 мин, а пассивирование осуществляют нитритом натрия с концентрацией 1 - 20 г/л при комнатной температуре в течение 1 - 10 мин.

Сравнение предлагаемого способа с другими техническими решениями в данной области техники показывает, что неизвестно фосфатирование черных металлов ортофосфорной кислотой с концентрацией 200 - 400 г/л с добавкой неонола в количестве 0,1 - 10 г/л при 30 - 45^oC. Известно пассивирование поверхности нитритом натрия с концентрацией 1 - 20 г/л при комнатной температуре.

Однако, только сочетание известных и неизвестных существенных признаков предлагаемого технического решения позволяет получить новый положительный эффект, заключающийся в длительной коррозионной стойкости внутренней поверхности контейнера при его контакте с транспортируемым продуктом, исключении загрязнения продуктами коррозии и лакокрасочными материалами транспортируемого вещества и экономии лакокрасочных материалов.

Предлагаемое техническое решение явным образом не следует из уровня техники, так как требует для выявления заявленных параметров значительного количества длительных экспериментов и служит искоренению предубеждения в том, что с использованием ортофосфорной кислоты невозможно создание поверхности черных металлов, коррозионно-стойкой в течение длительного времени при контакте ее с транспортируемым продуктом.

Проведение подготовки поверхности контейнера из черных металлов по предлагаемому способу позволило получить на ней коррозионно-стойкую фосфатно-пассивированную пленку, совместимую с транспортируемыми продуктами, которая гарантированно исключает загрязнение транспортируемых высококачественных веществ продуктами коррозии в течение 10 лет в условиях транспортировки и хранения вышеуказанных продуктов. Кроме того, повышение коррозионной стойкости поверхностей контейнера с обеспечением высокой прочности сцепления ее поверхностей с лакокрасочным покрытием позволило снизить толщину наружного защитного лакокрасочного покрытия без ухудшения его внешнего вида и тем самым снизить расход лакокрасочных материалов на контейнер при сохранении требуемого срока хранения транспортируемых продуктов.

Неонол представляет собой поверхностно-активное вещество и поставляется в виде жидкости желтоватого цвета (ТУ 38.103625-87).

Для проверки предлагаемого технического решения была проведена следующая работа. Исследования проводили на образцах размером 100х50х1,5 мм из стали 08КП.

По прототипу подготовку поверхности образцов осуществляли путем: обезжиривания водным раствором с использованием моющего средства "Лабомид-101" с концентрацией 25 г/л при 70^oС в течение 10 мин, промывки обезжиренной поверхности водой при комнатной температуре в течение 3 мин, фосфатирования поверхности фосфатирующим раствором КФ-3 с концентрацией 72,5 г/л при 75^oC в течение 8 мин, промывки водой при комнатной температуре в течение 3 мин, пассивирования поверхности средством КП-2А с концентрацией 0,2 г/л при 50^oC в течение 1 мин, сушки поверхности при 80^oC обдувом воздуха до полного высыхания влаги.

По предлагаемому техническому решению подготовку поверхности образцов осуществляли путем: обезжиривания водным раствором с использованием моющего средства "Лабомид-101" с концентрацией 25 г/л при 70^oC в течение 10 мин, промывки обезжиренной поверхности водой при 50^oC в течение 3 мин и промывки водой при комнатной температуре в течение 1 мин. Фосфатирование образцов проводили ортофосфорной кислотой разной концентрации: 150, 200, 400, 450 г/л с добавкой неонола (ТУ 38.103625-87) в количестве: 0,05; 0,1; 1,5; 10; 12 г/л при 25, 30, 40, 50^oC в течение 0,5; 1; 10; 20; 25 мин. После этого поверхности образцов промывали водой при комнатной температуре в течение 3 мин, пассивировали нитритом натрия с разными концентрациями: 0,5; 1; 10; 20; 25 г/л при комнатной температуре в течение 0,5; 1; 10; 20; 25 мин и сушки при 80^oC с обдувом воздуха до полного высыхания влаги. После вышеуказанной обработки на оптимальных режимах поверхности образцов покрывались равномерной мелкокристаллической фосфатной пленкой толщиной 6 - 10 мкм. Для сравнения изготавливали образцы из стали 3, 10, 15Г. По каждому варианту изготавливали по 6 образцов, три из которых покрывали лакокрасочным покрытием по штатной технологии.

На часть образцов, с подготовленной поверхностью по оптимальным вариантам наносили лакокрасочное покрытие с уменьшенной толщиной на 5, 10, 15, 30, 35%.

Все образцы подвергали ускоренным климатическим испытаниям, имитирующим условия хранения контейнеров в течение 10 лет. Испытания проводили по стандартной методике. Параллельно испытывали контейнеры, заполненные транспортируемым продуктом, которые изготавливали с подготовкой поверхности по прототипу и по оптимальным вариантам предлагаемого способа и лакокрасочным покрытием на наружной поверхности.

У образцов и контейнеров с лакокрасочным покрытием проверяли адгезию покрытия до и после испытаний.

При выполнении данной работы определяли расход лакокрасочных материалов, наличие загрязнения транспортируемого вещества продуктами коррозии и время до появления следов коррозии на обработанных поверхностях образцов и контейнеров.

В процессе проведения работы было установлено, что оптимальные параметры подготовки поверхности контейнера по предлагаемому способу следующие:

фосфатирование ортофосфорной кислотой с концентрацией 200 - 400 г/л с добавкой неонола в количестве 0,1 - 10 г/л при 30 - 45^oC в течение 1 - 20 мин;

пассивирование нитритом натрия с концентрацией 1 - 20 г/л при комнатной температуре в течение 1 - 10 мин.

Осуществление подготовки поверхности контейнеров по предлагаемому способу с параметрами процессов фосфатирования и пассивирования менее предлагаемых не позволяет получить на контейнере требуемую защитную пленку, в результате чего резко сокращается время до появления следов коррозии на его внутренней поверхности, происходит загрязнение транспортируемого вещества продуктами коррозии, увеличивается расход лакокрасочных материалов для окраски его наружных поверхностей. Осуществление подготовки поверхности контейнеров по предлагаемому способу с параметрами процессов фосфатирования и пассивирования более предлагаемых не приводит к существенному повышению коррозионной стойкости получаемой защитной пленки, при этом происходит значительное снижение производительности процессов подготовки поверхности и увеличивается расход химикатов (ортофосфорной кислоты, неонола, нитрита натрия).

В таблице приведены сравнительные данные прототипа и предлагаемого способа подготовки поверхности контейнеров по оптимальным параметрам.

Из таблицы видно, что предлагаемое техническое решение отличается от прототипа более высокой коррозионной стойкостью без лакокрасочного покрытия (время до появления следов коррозии 10 лет вместо 3 лет по прототипу), отсутствием загрязнения транспортируемого вещества продуктами коррозии и значительно меньшим расходом лакокрасочных материалов (65,2 - 80,5% вместо 100% по прототипу) при обеспечении той же коррозионной стойкости наружной (не контактирующей с хранящимся продуктом) поверхности контейнера.

По предлагаемому техническому решению в производственных условиях ПО "ЧМЗ" изготовлены партии контейнеров, которые были заполнены транспортируемым продуктом и отправлены потребителям для длительного хранения.

Источники информации:

1. Грилихес С. Я. Обезжиривание, травление и полирование металлов. Л.: Машиностроение, 1983, с.53.

2. Авторское свидетельство N 1463803, кл. C 23 C 22/07, 1989.

3. Авторское свидетельство N 1404551, кл. C 23 C 22/82, 1988.

4. ГОСТ 9.402-80. Подготовка металлических поверхностей перед окрашиванием (таблица 4, схема 6).