тара для транспортировки и хранения химических продуктов

Формула изобретения

Тара для транспортировки и хранения химических продуктов, имеющая тонкостенный сварной корпус с криволинейным контуром в поперечном сечении из составных стальных частей, окрашенный лакокрасочным материалом снаружи и законсервированный внутри, отличающаяся тем, что ее внутренние и наружные стальные поверхности имеют фосфатное покрытие на основе трехзамещенных фосфатов толщиной 3-20 мкм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области тары для транспортировки и хранения химических продуктов, в частности к таре, имеющей стальной сварной корпус с криволинейным контуром в поперечном сечении.

Известна тара для транспортировки и хранения химических продуктов [1], имеющая тонкостенный сварной корпус с криволинейным контуром в поперечном сечении из составных стальных частей.

Известная тара изготовлена из углеродистых сталей без антикоррозионной защиты ее поверхностей.

Недостатком этой тары является ее недостаточно высокая коррозионная стойкость при длительной транспортировке и хранении в ней продуктов в условиях морских перевозок, что приводит к образованию на ее стенках продуктов коррозии, которые могут осыпаться и загрязнять транспортируемые продукты, понижая их качество.

Известна тара для транспортировки и хранения продуктов [2], имеющая тонкостенный сварной корпус с криволинейным контуром в поперечном сечении из составных стальных частей и с оцинкованными наружными и внутренними поверхностями.

Известная тара отличается высокой коррозионной стойкостью в условиях морских перевозок.

Однако недостатками этой тары являются ее высокая стоимость и сложность изготовления.

Известна тара для транспортировки и хранения химических продуктов [3], имеющая тонкостенный корпус из составных частей жести, покрытой полиэтиленом или поливинилхлоридом. Эта тара отличается высокой коррозионной стойкостью в морских условиях. Однако недостатками известной тары являются ее высокая стоимость и сложность изготовления.

Известная тара для транспортировки и хранения химических продуктов [4], имеющая тонкостенный сварной корпус с криволинейным контуром в поперечном сечении из составных стальных частей и окрашенный лакокрасочным материалом. Эта тара отличается сравнительно невысокой стоимостью и простотой изготовления.

Однако недостатками известной тары являются недостаточно высокая коррозионная стойкость, значительный расход лакокрасочного материала, возможность загрязнения транспортируемых продуктов материалом лакокрасочного покрытия.

Наиболее близким техническим решением, выбранным авторами за прототип, является тара для транспортировки и хранения химических продуктов [5], имеющая тонкостенный сварной корпус с криволинейным контуром в поперечном сечении из составных стальных частей, окрашенный лакокрасочным материалом снаружи и законсервированный внутри.

Известная тара по сравнению с предыдущим техническим решением отличается меньшим расходом лакокрасочного материала и исключает загрязнение транспортируемых продуктов лакокрасочным материалом.

Однако, недостатками этой тары являются: сравнительно высокая стоимость изготовления, недостаточно высокая коррозионная стойкость в условиях морских перевозок при длительном хранении в ней продуктов, сравнительно высокий расход лакокрасочного материала при ее изготовлении.

Заявляемое техническое решение направлено на снижение себестоимости тары, на повышение ее коррозионной стойкости в условиях морских перевозок при длительном хранении в ней продуктов и снижение расхода лакокрасочных материалов.

Указанная задача решается следующим образом.

В отличие от известной тары для транспортировки и хранении химических продуктов, имеющей тонкостенный сварной корпус с криволинейным контуром в поперечном сечении из составных стальных частей, окрашенный лакокрасочным материалом снаружи и законсервированный внутри, - по заявляемому техническому решению ее внутренние и наружные стальные поверхности имеют фосфатное покрытие на основе трехзамещенных фосфатов толщиной 3-20 мкм.

Сравнительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемая тара отличается от известной тем, что ее внутренние и наружные стальные поверхности имеют фосфатное покрытие на основе трехзамещенных фосфатов толщиной 3-20 мкм.

При анализе патентных и научно-технических источников не выявлено технических решений, обладающих всей совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности изобретения "новизна".

Сравнение заявляемой тары с другими техническими решениями в данной области техники показывает, что известно фосфатирование черных металлов, однако тара с фосфатным покрытием на основе трехзамещенных фосфатов толщиной 3-20 мкм неизвестна. Кроме того, только заявленная совокупность всех известных и неизвестных существенных признаков позволяет достичь заявленный положительный эффект.

Заявленное техническое решение явным образом не следует из уровня техники, так как требует для своего осуществления значительного количества длительных экспериментов и служит искоренению предубеждения в том, что использование фосфатных покрытий не позволяет обеспечивать длительную коррозионную стойкость тары в контакте с транспортируемым химическим продуктом в условиях морских перевозок.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности изобретения "изобретательский уровень".

Наличие на внутренней и наружной стальной поверхности тары фосфатного покрытия на основе трехзамещенных фосфатов толщиной 3-20 мкм позволяет снизить себестоимость тары за счет того, что заявляемое фосфатное покрытие в 2-2,5 раза дешевле лакокрасочного покрытия и на 2-60% дешевле известных консервационных составов.

Нанесение фосфатного покрытия толщиной 3-20 мкм на основе трехзамещенных фосфатов на внутренние и наружные стальные поверхности тары позволяет значительно повысить ее коррозионную стойкость в условиях морских перевозок за счет исключения образования на ее стенках продуктов коррозии при контакте ее с атмосферной и сконденсированной влагой при транспортировке и длительном хранении в ней химических продуктов, т.к. трехзамещенные фосфаты нерастворимы в воде. Кроме того, при местном повреждении лакокрасочной пленки и фосфатного слоя распространение коррозии локализуется, тогда как при отсутствии фосфатного покрытия коррозия быстро распространяется под пленкой покрытия.

Мелкокристаллическая структура фосфатной пленки способствует хорошей впитываемости лакокрасочных материалов и тем самым улучшает их адгезию.

Кроме того, повышение коррозионной стойкости наружной поверхности тары с обеспечением высокой прочности сцепления ее поверхности с лакокрасочным покрытием обусловлено наличием на наружной поверхности заявляемой тары комбинированного покрытия (фосфатное + лакокрасочное), которое усложняет доступ атмосферной влаги и кислорода к металлической поверхности тары и тем самым дополнительно повышает коррозионную стойкость тары при длительном хранении химических продуктов в условиях морских перевозок и позволяет снизить толщину защитного лакокрасочного покрытия без ухудшения его внешнего вида и защитных свойств и тем самым снизить расход лакокрасочных материалов при нанесении их на тару.

Фосфатное покрытие на основе трехзамещенных фосфатов представляет собой комплексную соль типа Me(III)(MePO₄), осажденную в виде пленки на металлическую поверхность из раствора солей фосфорной кислоты методом окунания.

Где

ME(III) - хром, никель и другие трехвалентные металлы;

Me - железо, марганец, цинк и другие металлы.

Для проверки заявляемого технического решения была проведена следующая работа.

По прототипу тару изготавливали в виде 200-литровой бочки с герметичной крышкой из листовой стали 08КП толщиной 1,5 мм. Обечайку бочки сваривали по образующей внахлест контактной шовной сваркой, к обечайке приваривали дно. Бочку и крышку обезжиривали по стандартной технологии и производили окраску наружных поверхностей методом пневматического распыления лакокрасочного материала. Лакокрасочное покрытие состояло: из 1 слоя грунтовки ВЛ-02, 1 слоя грунтовки АК-070 и 2-х слоев эмали ХВ-785.

Внутренние поверхности бочки и крышки консервировали по стандартной методике составом ЛСП по ГОСТ 15171-78.

По заявляемому техническому решению тару изготавливали в виде 200-литровой бочки с герметичной крышкой из листовой стали 08КП толщиной 1,5 мм. Обечайку бочки сваривали по образующей внахлест контактной шовной сваркой. К обечайке контактной шовной сваркой приваривали дно. Бочку и крышку обезжиривали по стандартной методике и наносили на них фосфатное покрытие на основе трехзамещенных фосфатов разной толщиной: 1,3,10,20,25 мкм из раствора солей фосфорной кислоты методом окунания. При этом на поверхности металла образуется защитный слой нерастворимых в воде трехзамещенных фосфатов Ni (FePO₄). После фосфатирования проводили промывку тары водой с последующим пассивированием и сушкой поверхностей.

Наружные поверхности бочки и крышки окрашивали лакокрасочным материалом методом пневмораспыления. Лакокрасочное покрытие состояло: из 1 слоя грунтовки ВЛ-02, 1 слоя грунтовки АК-070 и 2-х слоев эмали ХВ-785. Толщина лакокрасочного покрытия составляла 90, 85, 70, 55, 50% от толщины покрытия по прототипу.

По каждому варианту было изготовлено по 3 бочки с крышками.

В тару по прототипу и по заявляемому техническому решению засыпали химический продукт, закрывали герметичной крышкой и проводили ускоренные климатические испытания по стандартной методике с имитацией условий морских перевозок и 10 лет хранения в неотапливаемом помещении.

В процесс проведения данной работы фиксировали себестоимости тары, время до появления первых коррозионных дефектов и расход лакокрасочных материалов.

Результаты исследований представлены в таблице.

На основании результатов исследований установлено, что заявляемая тара отличается от тары по прототипу более низкой себестоимостью (61,43-64,14% вместо 100% по прототипу), более высокой коррозионной стойкостью (10,5 - 11 лет до появления первых коррозионных дефектов вместо 7 лет по прототипу) и меньшим расходом лакокрасочного материала (55-85% вместо 100% по прототипу).

Оптимальная толщина фосфатного покрытия составляет 3-20 мкм (опыты N 3-5).

Уменьшение толщины фосфатного покрытия менее 3 мкм (опыт N 2) приводит к снижению коррозионной стойкости тары в условиях морских перевозок.

Увеличение толщины фосфатного покрытия более 20 мкм (опыт N 6) практически не приводит к увеличению коррозионной стойкости тары, но при этом значительно снижается производительность процесса фосфатирования и увеличиваются трудозатраты.

По заявляемому техническому решению в производственных условиях АО "ЧМЗ" была изготовлена опытная партия тары в виде 200-литровых герметичных бочек и стали 08КП с положительным результатом. Тара была заполнена химическим продуктом и отправлена потребителям на длительное хранение.

Источники информации:

1. ГОСТ 5044-79. Барабаны стальные тонкостенные для химических продуктов.

2. ГОСТ 13950-91. Бочки стальные сварные и закатанные с гофрами на корпусе (п.2.14).

3. ГОСТ 5044-79. Барабаны стальные тонкостенные для химических продуктов (п.2.4a, 5 абзац).

4. ГОСТ 5044-79. Барабаны стальные тонкостенные для химических продуктов (п.2.20).

5. ГОСТ 6247-79. Бочки стальные сварные с обручами катания на обечайке.