ITMI941480A1 - PROCEDURE FOR THE APPLICATION OF NON-STICK AND HEAT-RESISTANT ALUMINUM SHEET COATINGS - Google Patents
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Abstract
Description
Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: Description of the industrial invention entitled:
"Procedimento per l'applicazione di rivestimenti antiaderenti e termoresistenti a lamiere di alluminio." "Process for applying non-stick and heat-resistant coatings to aluminum sheets."
CAMPO DELL'INVENZIONE FIELD OF THE INVENTION
La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per l'applicazione di rivestimenti antiaderenti e termoresistenti a lamiere di alluminio. In particolare l'invenzione riguarda un procedimento comprendente un trattamento di smerigliatura della superficie di alluminio, che viene quindi ricoperta da un lato con uno strato di vernice antiaderente e dall'altro con uno strato di vernice termoresistente, ambedue le vernici essendo applicate a rullo. Il procedimento dell'invenzione è particolarmente utile per produrre pentole in alluminio con un rivestimento interno antiaderente ed uno esterno termoresistente. Nel presente testo con il termine "pentole" si indicano le pentole, i loro coperchi, le padelle, le teglie da forno, i vassoi da forno, le griglie per tostapane o per forno, gli utensili da cucina, le spatole, i mestoli e tutti gli altri strumenti di lavoro che vengono normalmente utilizzati nella preparazione e nella cottura dei cibi. The present invention relates to a process for applying non-stick and heat-resistant coatings to aluminum sheets. In particular, the invention relates to a process comprising a grinding treatment of the aluminum surface, which is then covered on one side with a layer of non-stick paint and on the other with a layer of heat-resistant paint, both paints being applied by roller. The process of the invention is particularly useful for producing aluminum cookware with a non-stick internal and a heat-resistant external coating. In this text, the term "pots" indicates pots, their lids, pans, baking trays, oven trays, toaster or oven racks, kitchen utensils, spatulas, ladles and all other work tools that are normally used in the preparation and cooking of food.
STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE
L'uso in cucina di pentole antiaderenti si è sviluppato in modo straordinario nel corso degli ultimi trent'anni. Di conseguenza sono state studiate, e si continuano a studiare, sia le Formulazioni di vernici adatte per ottenere l 'antiaderenza delle pentole al cibo che viene cotto in esse, sia i metodi di applicazione di dette vernici alle superfici del materiale di cui è costituita la pentola e che vengono a contatto con il cibo da cuocere. The use of non-stick cookware in the kitchen has developed dramatically over the past thirty years. Consequently, both the formulations of paints suitable for obtaining the non-sticking of the pots to the food that is cooked in them, and the methods of applying these paints to the surfaces of the material of which the pot and that come into contact with the food to be cooked.
Per superare la difficoltà di far aderire una vernice acquosa a base di PTFE ad un supporto metallico, si sono studiati molti metodi di trattamento delle superfici prima dell'applicazione della vernice, dal semplice sgrassaggio, al decapaggio, alla sabbiatura. Oltre ai trattamenti della superficie metallica prima della verniciatura, si sono messe a punto numerosissime formulazioni del PTFE con altri componenti, da applicare alla superficie del metallo in un'unica soluzione o con più mani, preferibilmente a composizione diversa fra loro. To overcome the difficulty of making an aqueous PTFE-based paint adhere to a metal substrate, many methods of surface treatment have been studied before applying the paint, from simple degreasing, to pickling, to sandblasting. In addition to the treatments of the metal surface before painting, numerous formulations of PTFE with other components have been developed, to be applied to the metal surface in a single solution or with several coats, preferably with different compositions.
Così, ad esempio, il brevetto italiano No. 1.226.347 della Richiedente descrive un sistema di decapaggio particolarmente efficace per preparare una superficie di alluminio all'ancoraggio di una vernice antiaderente. Thus, for example, the Applicant's Italian patent No. 1,226,347 describes a particularly effective pickling system for preparing an aluminum surface for anchoring a non-stick paint.
I brevetti USA 5.049,437 e 5.079.073 descrivono l'uso di una vernice acquosa senza PTFE, contenente un tensioattivo, silice in particelle sottili, ed un polietersulfone (PES) o poliammideimmide {PAI), che viene applicata al substrato metallico sgrassato e che funge da ponte con il successivo strato di vernice a base di PTFE. US patents 5,049,437 and 5,079,073 describe the use of a PTFE-free aqueous paint, containing a surfactant, silica in fine particles, and a polyethersulfone (PES) or polyamideimide (PAI), which is applied to the degreased metal substrate and which acts as a bridge to the next layer of PTFE-based paint.
Il brevetto USA 4,818,350 descrive un metodo per formare una lastra di alluminio previamente sabbiata e verniciata con tre strati successivi di vernici a base di PTFE; le vernici utilizzate si sono però rivelate inadatte all'applicazione mediante rullo. US patent 4,818,350 describes a method for forming an aluminum plate previously sandblasted and painted with three successive layers of PTFE-based paints; the paints used, however, proved unsuitable for roller application.
Malgrado la ricchezza di formulazioni e di metodi applicativi descritti nella tecnica anteriore, esiste una continua necessità di migliorare l’adesione ai substrati metallici dei rivestimenti antiaderenti a base di PTFE, utilizzando al tempo stesso tecniche applicative semplici e ad alta resa. Despite the wealth of formulations and application methods described in the prior art, there is a continuing need to improve adhesion to metal substrates of PTFE-based non-stick coatings, while using simple and high-yield application techniques.
La Richiedente ha già descritto, nel suo precedente brevetto italiano No. 1.226.348, un procedimento per l’applicazione a rullo di un rivestimento antiaderente a lamiere metalliche per lo stampaggio di pentolame domestico. L'applicazione a rullo presenta numerosi vantaggi rispetto all'applicazione a spruzzo, in quanto non provoca la formazione di aerosol inquinanti nell'ambiente di lavoro e permette volumi di produzione molto più elevati che non l'applicazione a spruzzo ma, purtroppo, l'apparenza dei rivestimenti ottenuti è nettamente inferiore rispetto a quella dei rivestimenti ottenuti con la tecnica a spruzzo, in particolare per quanto riguarda la brillantezza della superficie esterna. The Applicant has already described, in her previous Italian patent No. 1,226,348, a process for applying a non-stick coating to metal sheets by roller for molding domestic cookware. The roller application has numerous advantages over the spray application, as it does not cause the formation of polluting aerosols in the work environment and allows much higher production volumes than the spray application but, unfortunately, the The appearance of the coatings obtained is significantly lower than that of the coatings obtained with the spray technique, in particular as regards the brilliance of the external surface.
Sempre la Richiedente, nella domanda di brevetto italiano No. MI93 A 000086, ha descritto alcune formulazioni di vernici ad acqua a base di PTFE, PPS e PAI che possono essere applicate a rullo su lamiere di alluminio, semplicemente sgrassate prima della loro formatura a pentole, e che danno risultati di brillantezza comparabili con quelli ottenibili dalle applicazioni a spruzzo. Also the Applicant, in the Italian patent application No. MI93 A 000086, has described some formulations of water-based paints based on PTFE, PPS and PAI which can be applied by roller on aluminum sheets, simply degreased before being molded into pots. , and which give brilliance results comparable to those obtainable from spray applications.
Proseguendo nelle ricerche nel campo, la Richiedente ha attentamente valutato tutti i possibili trattamenti delle superfici di alluminio prima dell'applicazione dei rivestimenti desiderati, in particolare: Continuing with the research in the field, the Applicant has carefully evaluated all the possible treatments of the aluminum surfaces before applying the desired coatings, in particular:
- Trattamento di bonifica termica. - Thermal remediation treatment.
Consiste nella ricottura delle lamiere di alluminio a temperature intorno a 450°C. Il sistema è efficace per eliminare qualsiasi traccia di olio di laminazione residuo, ma è inefficace nei confronti di eventuali sali o ossidi presenti sulla superficie. Ha costi energetici elevati e la fase di raffreddamento delle lamiere costituisce un ostacolo alla produttività dell'impianto. - Sgrassaggio alcalino. It consists in the annealing of aluminum sheets at temperatures around 450 ° C. The system is effective in eliminating any trace of residual rolling oil, but is ineffective against any salts or oxides present on the surface. It has high energy costs and the cooling phase of the sheets constitutes an obstacle to the productivity of the plant. - Alkaline degreasing.
Consiste nel trattamento a caldo (30-60°C) della superficie con un tensioattivo anionico o non-ionico arricchito con soda caustica e sequestranti. La pulitura superficiale ottenuta è notevole, tuttavia tracce di idrossido di sodio restano sulla superficie anche dopo ripetuti lavaggi con acqua. Presenta il problema dello smaltimento degli effluenti liquidi. It consists in the hot treatment (30-60 ° C) of the surface with an anionic or non-ionic surfactant enriched with caustic soda and sequestrants. The surface cleaning obtained is remarkable, however traces of sodium hydroxide remain on the surface even after repeated washing with water. It presents the problem of disposing of liquid effluents.
- Sgrassaggio acido. - Acid degreasing.
Consiste nel trattamento a caldo (30-60°C) della superficie con un tensioattivo anionico o non-ionico arricchito con acidi minerali e sequestranti. La pulitura superficiale ottenuta è discreta, ma restano residui salini sulla superficie trattata anche dopo ripetuti lavaggi con acqua. Presenta il problema dello smaltimento degli effluenti liquidi. It consists in the hot treatment (30-60 ° C) of the surface with an anionic or non-ionic surfactant enriched with mineral acids and sequestrants. The surface cleaning obtained is discreet, but saline residues remain on the treated surface even after repeated washing with water. It presents the problem of disposing of liquid effluents.
- Sgrassaggio con solventi . - Degreasing with solvents.
Consiste nel trattare la superficie con solventi organici clorurati . Il sistema è inefficace nei confronti di sali minerali e presenta problemi di trattamento e riciclo dei solventi . It consists in treating the surface with chlorinated organic solvents. The system is ineffective against mineral salts and presents problems of treatment and recycling of solvents.
- Smerigliatura. - Grinding.
Consiste nell'asportazione meccanica di un sottile strato superficiale mediante abrasione. Non consente l'ottenimento di basse rugosità superficiali ma ha una elevata produttività. It consists in the mechanical removal of a thin surface layer by abrasion. It does not allow to obtain low surface roughness but has a high productivity.
PROBLEMA TECNICO TECHNICAL PROBLEM
Lo stampaggio del disco di alluminio dopo l'applicazione della vernice richiede che lo strato di vernice ottenuto abbia caratteristiche di elasticità e flessibilità tali da non sfogliarsi o comunque da non formare delle screpolature durante la fase di stampaggio e che sia al tempo stesso fortemente ancorato alla superficie metallica. The molding of the aluminum disc after the application of the paint requires that the layer of paint obtained has characteristics of elasticity and flexibility such as not to flake off or in any case not to form cracks during the molding phase and that it is at the same time strongly anchored to the metal surface.
Nel caso del pentolame, la parte esterna della pentola e quella interna hanno funzioni diverse, la prima essendo destinata a venire a contatto con la sorgente di calore necessaria per cuocere il cibo, mentre la seconda viene invece a contatto con il cibo. Il disco di alluminio che deve essere trasformato in pentola viene quindi verniciato sui due lati con vernici che danno rivestimenti aventi caratteristiche chimiche diverse ma con caratteristiche meccaniche analoghe, per poter sopportare senza danni le deformazioni derivanti dall'imbutitura del disco, che viene eseguita dopo la doppia verniciatura. I due rivestimenti ottenuti devono inoltre sopportare tutti i test standard che riproducono l'uso della pentola in cucina (lavastoviglie, scratch a caldo, ritenzione del colore dopo ripetuti usi). In the case of the cookware, the external part of the pot and the internal part have different functions, the first being destined to come into contact with the heat source necessary to cook the food, while the second comes into contact with the food. The aluminum disc that must be transformed into a pot is then painted on both sides with paints that give coatings having different chemical characteristics but with similar mechanical characteristics, in order to be able to withstand without damage the deformations deriving from the deep drawing of the disc, which is performed after the double painting. The two coatings obtained must also withstand all standard tests that reproduce the use of the pot in the kitchen (dishwasher, hot scratch, color retention after repeated uses).
E' quindi evidente la necessità di combinare il trattamento delle superfici da verniciare con i tipi di vernice utilizzati per ottenere l'ottimizzazione delle prestazioni, salvaguardando al tempo stesso la facilità delle operazioni e la produttività delle linee industriali di produzione delle pentole. It is therefore evident the need to combine the treatment of the surfaces to be painted with the types of paint used to obtain the optimization of performance, while at the same time safeguarding the ease of operations and the productivity of the industrial production lines of the pots.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Proseguendo le proprie ricerche nel campo, la Richiedente ha ora trovato che è possibile ottenere pentole con rivestimenti interni antiaderenti e rivestimenti esterni termoresistenti di alta qualità, se si utilizza un procedimento meccanico unico di preparazione del substrato di alluminio combinato con l'applicazione di due formulazioni di vernice diverse, una per la parte esterna e l'altra per la parte interna della pentola. Continuing its research in the field, the Applicant has now found that it is possible to obtain pans with high quality non-stick internal coatings and heat-resistant external coatings, if a unique mechanical process of preparation of the aluminum substrate combined with the application of two formulations is used. of different paint, one for the outside and the other for the inside of the pot.
Secondo un aspetto fondamentale della presente invenzione, il procedimento per rivestire una lamiera di alluminio con due diversi rivestimenti, uno termoresistente e l'altro antiaderente, comprende le seguenti operazioni fondamentali: According to a fundamental aspect of the present invention, the process for coating an aluminum sheet with two different coatings, one heat-resistant and the other non-stick, comprises the following basic operations:
a) smerigliatura di entrambe le superfici della lamiera in modo da avere una rugosità superficiale (Ra) compresa fra 0,7 μm e 1,1 μm; a) grinding of both surfaces of the sheet in order to have a surface roughness (Ra) between 0.7 μm and 1.1 μm;
b) applicazione mediante rullatura di un primo strato di vernice ad acqua di tipo antiaderente ad una delle superfici della lamiera; b) application by rolling of a first layer of water-based non-stick paint to one of the surfaces of the sheet;
c) essiccamento ad una temperatura compresa fra 30° e 50°C dello strato di vernice; c) drying of the paint layer at a temperature between 30 ° and 50 ° C;
d) trattamento termico di cottura del primo strato di vernice essiccato, ad una temperatura compresa fra 400° e 430°C per un tempo da 2 a 5 minuti; d) firing heat treatment of the first dried layer of paint, at a temperature between 400 ° and 430 ° C for a time from 2 to 5 minutes;
e) applicazione mediante rullatura di un secondo strato di vernice di tipo termoresistente all'altra superficie della lamiera; e) application by rolling of a second layer of heat-resistant paint to the other surface of the sheet;
f) essiccamento ad una temperatura compresa fra 30° e 50°C dello strato di vernice; f) drying the paint layer at a temperature between 30 ° and 50 ° C;
g) trattamento termico di cottura del secondo strato di vernice essiccato ad una temperatura compresa fra 280° e 320°C per un tempo da 2 a 10 minuti. g) firing heat treatment of the second layer of paint dried at a temperature between 280 ° and 320 ° C for a time from 2 to 10 minutes.
La rugosità viene misurata con un apparecchio denominato rugosimetro (le determinazioni alle quali si fa riferimento nel presente testo sono state eseguite con un rugosimetro Mod. RT 60 commercializzato dalla Soc. Alpa SM di Milano). Il valore di rugosità Ra è costituito dal rapporto fra l'integrale delle microcavità rinvenute e la lunghezza del relativo tratto di lamiera esplorato in senso trasversale rispetto a quello di laminazione. The roughness is measured with a device called roughness tester (the determinations referred to in this text were performed with a roughness tester Mod. RT 60 marketed by Soc. Alpa SM of Milan). The roughness value Ra is constituted by the ratio between the integral of the microcavities found and the length of the relative section of sheet explored in a transverse direction with respect to the rolling one.
Tipicamente le vernici ad acqua utili per la formazione del primo strato di vernice antiaderente sono quelle descritte nella precedente domanda di brevetto della Richiedente No. MI93 A 0027^0, costituite da dispersioni acquose di miscele di PTFE, PPS e PAI. aventi un contenuto di PAI compreso fra il 5% ed il 10% ed una quantità di carbon black compresa fra il 10% ed il 15%. Typically, the water-based paints useful for forming the first layer of non-stick paint are those described in the Applicant's previous patent application No. MI93 A 0027 ^ 0, consisting of aqueous dispersions of mixtures of PTFE, PPS and PAI. having a PAI content between 5% and 10% and a quantity of carbon black between 10% and 15%.
Considerato che le vernici a base di PTFE senza altre resine sono quelle che danno rivestimenti con le migliori caratteristiche di antiaderenza al cibo, nelle forme preferite di realizzazione dell'invenzione si applica, sopra lo strato di vernice a contatto con la superficie di alluminio, un altro strato di vernice a base di PTFE, senza miscelare il PTFE con PPS e PAI. Si è potuto infatti osservare che la pellicola di vernice immediatamente a contatto con la superficie di alluminio non solo garantisce all'intero rivestimento che ricopre l'oggetto l'adesività e l'elasticità necessarie al processo di imbutitura, ma aderisce perfettamente sia alla superficie di alluminio che allo strato superficiale di vernice, anche se quest'ultima contiene solo PTFE. Considering that PTFE-based paints without other resins are those which give coatings with the best non-stick characteristics to food, in the preferred embodiments of the invention, a coating is applied over the paint layer in contact with the aluminum surface. another layer of PTFE-based paint, without mixing PTFE with PPS and PAI. In fact, it has been observed that the paint film immediately in contact with the aluminum surface not only guarantees the entire coating that covers the object the adhesiveness and elasticity necessary for the drawing process, but also adheres perfectly to both the aluminum than to the surface layer of paint, even if the latter contains only PTFE.
Nelle forme di realizzazione più preferite dell'invenzione, si applica un primo strato di vernice avente un rapporto fra PTFE e PPS da 35:65 a 55:45 peso/peso e, una volta essiccato il primo strato, si applica un secondo strato di vernice avente un rapporto fra PTFE e PPS da 55:45 a 80:20 peso/peso, in modo da avere uno strato con caratteristiche intermedie (e che funge quindi da ponte) fra lo strato legato all'alluminio e quello più esterno. In the most preferred embodiments of the invention, a first layer of paint having a ratio of PTFE to PPS from 35:65 to 55:45 weight / weight is applied and, once the first layer has dried, a second layer of paint having a ratio between PTFE and PPS from 55:45 to 80:20 weight / weight, so as to have a layer with intermediate characteristics (and which therefore acts as a bridge) between the layer bonded to aluminum and the outermost one.
Dopo l'applicazione, la vernice viene asciugata all'aria, in modo da evaporare lentamente l'acqua e gli eventuali solventi presenti. La vernice può essere applicata in un'unica mano 0 in più mani successive, ripetendo gli stadi b) e c) del procedimento per il numero di volte desiderato. Si può anche applicare uno o più strati di vernice ad acqua come primer e successivamente uno o più strati di finitura. Una volta terminata l'applicazione di tutti gli strati desiderati, si effettua il trattamento termico di cottura dello strato. After application, the paint is dried in the air, in order to slowly evaporate the water and any solvents present. The paint can be applied in a single coat or in several successive coats, repeating steps b) and c) of the procedure for the desired number of times. It is also possible to apply one or more layers of water-based paint as a primer and then one or more finishing layers. Once the application of all the desired layers has been completed, the baking heat treatment of the layer is carried out.
1 quantitativi di vernice applicati mediante rullatura alle lamiere di alluminio da stampare sono tali da formare rivestimenti asciutti di spessore compreso fra 10 e 25 μm , senza comunque superare i 5 μm per ogni passaggio. The quantities of paint applied by rolling to the aluminum sheets to be printed are such as to form dry coatings with a thickness between 10 and 25 μm, without however exceeding 5 μm for each pass.
L'operazione di essiccamento viene effettuata ad una temperatura del disco compresa fra 30° e 50°C, senza comunque superare la temperatura di 120°C per l'aria utilizzata per l'essiccamento, fino a perdita dell'appiccicosità al tatto. The drying operation is carried out at a disc temperature between 30 ° and 50 ° C, without however exceeding the temperature of 120 ° C for the air used for drying, up to the loss of the tackiness to the touch.
Tipicamente le vernici utili per la formazione del secondo strato di vernice termoresistente sono quelle utilizzate nel precedente brevetto italiano 1.230.623 e nella domanda di brevetto italiano MI91 A 001983. entrambi della Richiedente; tali vernici sono a base di poliesteri siliconici, eventualmente associati ad oli siliconici non miscibili, in modo da ottenere una finitura superficiale esterna di tipo policromo e particolarmente attraente. Typically the paints useful for forming the second heat-resistant paint layer are those used in the previous Italian patent 1,230,623 and in the Italian patent application MI91 A 001983, both of the Applicant; these paints are based on silicone polyesters, possibly associated with non-miscible silicone oils, so as to obtain a particularly attractive external surface finish of the polychrome type.
Dopo applicazione, la vernice viene asciugata all'aria, in modo da evaporare lentamente l'acqua e gli eventuali solventi presenti. La vernice può essere applicata in un'unica mano o in più mani successive. After application, the paint is dried in the air, so as to slowly evaporate the water and any solvents present. The paint can be applied in a single coat or in several successive coats.
Una volta terminata l'applicazione di tutti gli strati desiderati, si effettua il trattamento termico di cottura dello strato essiccato. Once the application of all the desired layers has been completed, the firing heat treatment of the dried layer is carried out.
I quantitativi di vernice applicati mediante rullatura alle lamiere di alluminio da stampare sono tali da formare rivestimenti asciutti di spessore compreso fra 10 e 25 pm, senza comunque superare i 5 pm per ogni passaggio. The quantities of paint applied by rolling to the aluminum sheets to be printed are such as to form dry coatings with a thickness between 10 and 25 µm, without however exceeding 5 µm for each pass.
Come già detto, l'operazione di essiccamento viene effettuata ad una temperatura del disco compresa fra 30° e 50°C, senza comunque superare la temperatura di 120°C per l’aria utilizzata per l'essiccamento, fino a perdita dell'appiccicosità al tatto. La qualità dei rivestimenti delle pentole ottenute per imbutitura delle lamiere di alluminio verniciate con il procedimento secondo l'invenzione è del tutto comparabile con quello di analoghe pentole verniciate a spruzzo dopo stampaggio e sabbiatura del disco di alluminio utilizzato . As already mentioned, the drying operation is carried out at a disc temperature between 30 ° and 50 ° C, without however exceeding the temperature of 120 ° C for the air used for drying, until the stickiness is lost. to the touch. The quality of the coatings of the pots obtained by drawing the aluminum sheets painted with the process according to the invention is fully comparable with that of similar pots painted by spray after molding and sandblasting of the aluminum disc used.
ESEMPI 1 - 5-Le diverse sostanze utilizzate negli esempi sono commercializzate con le seguenti denominazioni: EXAMPLES 1 - 5-The different substances used in the examples are marketed under the following names:
- Algoflon D 60 (R)della Montefluos S.p.A., utilizzato per contraddistinguere dispersioni acquose di PTFE al 60% in peso; - Rhodeftal 200 (R) della Rhòne Poulenc, utilizzato per contraddistinguere soluzioni al 30% in peso di PAI in N-metilpirrolidone. Prima dell'uso il Rhodeftal 200(R) fu trattato con dimetiletanolammina (DMEA), in mulino a sfere di steatite per 96 ore, in modo da rendere solubile in acqua il PAI. - Algoflon D 60 (R) of Montefluos S.p.A., used to distinguish aqueous dispersions of PTFE at 60% by weight; - Rhodeftal 200 (R) from Rhòne Poulenc, used to distinguish 30% by weight solutions of PAI in N-methylpyrrolidone. Before use, Rhodeftal 200 (R) was treated with dimethylethanolamine (DMEA), in a steatite ball mill for 96 hours, in order to make the PAI soluble in water.
Fortron X 0205/60 (g) della Hoechst, utilizzato per contraddistinguere PPS in polvere. Fortron X 0205/60 (g) from Hoechst, used to distinguish powdered PPS.
Collacrat PU 85 ® della BASF, utilizzato per contraddistinguere l'addensante uretano etossilato. Collacrat PU 85 ® from BASF, used to distinguish the ethoxylated urethane thickener.
- Rhoplex AC 61 ® della Rhom and Haas, utilizzato per contraddistinguere una dispersione al 45% in peso di resina acrilica in acqua. - Rhoplex AC 61 ® by Rhom and Haas, used to distinguish a dispersion of 45% by weight of acrylic resin in water.
- Printex 85(R)della Degussa, utilizzato per contraddistinguere il carbon black. - Printex 85 (R) by Degussa, used to distinguish carbon black.
- Rhóne Poulenc IO369 A(R) della Rhóne Poulenc, utilizzato per contraddistinguere oligomeri siliconici. - Rhóne Poulenc IO369 A (R) from Rhóne Poulenc, used to distinguish silicone oligomers.
Preparazione delle vernici A - F. Preparation of paints A - F.
Le composizioni percentuali delle vernici ad acqua A - F che furono sottoposte alle seguenti prove applicative sono riportate nella Tabella 1. The percentage compositions of the water-based paints A - F that were subjected to the following application tests are shown in Table 1.
* *
Con il termine "Sospend ." si indica nonilfenolo etossilato (additivo sospendente). With the term "Sospend." nonylphenol ethoxylate is indicated (suspending additive).
** **
Con il termine "Omogen." si indica monome tiletere di etilenglicol (additivo omogeneizzante) . With the term "Homogen." monomethyl ether of ethylene glycol (homogenizing additive) is indicated.
*** ***
Con il termine "Altri" si indicano composti chimici di varia natura (disperdenti , tensioattivi) presenti nelle formulazioni reperite in commercio sotto le varie denominazioni sopra indicate. The term "Others" indicates various types of chemical compounds (dispersants, surfactants) present in the formulations available on the market under the various names indicated above.
La soluzione di PAI in N-metilpirrolidone venne trattata con dimetiletanolammina per solubilizzarla in acqua. Il trattamento avvenne in mulino a sfere di steatite per quattro giorni, ottenendo una soluzione limpida e leggermente opalescente, che venne utilizzata per formulare le successive vernici. The solution of PAI in N-methylpyrrolidone was treated with dimethylethanolamine to solubilize it in water. The treatment took place in a soapstone ball mill for four days, obtaining a clear and slightly opalescent solution, which was used to formulate the subsequent paints.
Anche il PPS venne macinato in acqua, in mulino a sfere di steatite per 72 ore, ottenendo una dispersione omogenea e con particelle di solido inferiori a 8 μm, prima di utilizzarlo per le vernici. The PPS was also ground in water, in a soapstone ball mill for 72 hours, obtaining a homogeneous dispersion and with solid particles of less than 8 μm, before being used for paints.
Si preparono infine le vernici ad acqua A - F miscelando i vari componenti nelle suddette quantità (oltre a quelli pretrattati come sopra descritto) in un mulino a sfere di steatite, con tempi di permanenza compresi fra 12 e 36 ore, in modo da assicurare una perfetta omogeneizzazione della miscela e la riduzione delle particelle solide a dimensioni inferiori a 8 pm. Finally, the water-based paints A - F are prepared by mixing the various components in the aforementioned quantities (in addition to those pre-treated as described above) in a soapstone ball mill, with residence times between 12 and 36 hours, in order to ensure a perfect homogenization of the mixture and the reduction of solid particles to dimensions below 8 pm.
Applicazione delle vernici. Application of paints.
L'apparecchiatura utilizzata per applicare in continuo le suddette vernici ad acqua su dischi di alluminio da trasformare in pentole era costituita da una smerigliatrice a nastro seguita da due linee di verniciatura consecutive, ambedue costituite da quattro rullatrici, ognuna delle prime tre rullatrici essendo seguita da un tunnel ad aria calda per l'asciugatura dei dischi verniciati e l'ultima da un fornetto per l'asciugatura e la cottura finale dei dischi. I dischi di alluminio venivano passati due volte, prima una faccia poi l'altra, sotto la smerigliatrice e successivamente venivano appoggiati su un nastro trasportatore che li trasferiva in continuo lungo le due linee di verniciatura. La prima linea di verniciatura fu utilizzata per applicare il rivestimento antiaderente (interno della pentola) mentre la seconda linea fu utilizzata per applicare il rivestimento termoresistente (esterno della pentola). The equipment used to continuously apply the aforementioned water-based paints on aluminum discs to be transformed into pots consisted of a belt grinder followed by two consecutive painting lines, both consisting of four rolling machines, each of the first three rolling machines being followed by a hot air tunnel for drying the painted discs and the last from a small oven for drying and final cooking of the discs. The aluminum disks were passed twice, first one face then the other, under the grinder and then they were placed on a conveyor belt that moved them continuously along the two painting lines. The first paint line was used to apply the non-stick coating (inside of the pot) while the second line was used to apply the heat resistant coating (outside of the pot).
La velocità di avanzamento del nastro trasportatore dell’impianto poteva essere regolata in modo che i dischi verniciati, dopo il trattamento di asciugatura, non fossero più appiccicosi al tatto. Utilizzando l'apparecchiatura sopra descritta, si verniciarono dei dischi in lamiera di alluminio tipo 1050 (99.5% di alluminio) smerigliati fino ad una rugosità superficiale pari a Ra di 1 pm. La prima e la seconda rullatrice dell'impianto furono regolate in modo che ciascuna delle due applicasse uno strato di vernice di 5 μm (dopo asciugatura). The advancement speed of the plant conveyor belt could be adjusted so that the painted discs, after the drying treatment, were no longer sticky to the touch. Using the equipment described above, discs in 1050 type aluminum sheet (99.5% aluminum) were painted, ground to a surface roughness equal to Ra of 1 pm. The first and second rolling machines of the plant were adjusted so that each of the two applied a coat of paint of 5 μm (after drying).
La temperatura dell'aria nei primi tre tunnel fu regolata a 70°C, con un tempo di permanenza dei dischi verniciati di 5 minuti in ciascun tunnel, mentre si regolò la temperatura del fornetto finale in modo da cuocere i dischi per 5 minuti a 420°C. La terza rullatrice dell'impianto fu regolata in modo da applicare uno strato di vernice di 5 μm (dopo asciugatura). The air temperature in the first three tunnels was adjusted to 70 ° C, with a residence time of the varnished discs of 5 minutes in each tunnel, while the temperature of the final oven was adjusted so as to cook the discs for 5 minutes at 420 ° C. The third rolling machine of the plant was adjusted to apply a 5 μm layer of paint (after drying).
Con l'impianto e le modalità operative sopra descritte, si effettuarono varie prove di verniciatura dei dischi di alluminio: in particolare gli Esempi da 1 a 5 furono realizzati utilizzando rispettivamente le vernici A - E per alimentare la prima rullatrice, la vernice F per la seconda rullatrice in tutti i casi, mentre la terza rullatrice fu alimentata in tutti i casi con una vernice di composizione A, ma senza PPS e senza PAI. I parametri operativi della seconda linea di verniciatura furono regolati come quelli della prima linea, salvo il fornetto finale di cottura che fu regolato a 290°C con un tempo di permanenza dei dischi al suo interno di 8 minuti. Le rullatrici della seconda linea di verniciatura furono tutte alimentate con una vernice poliestere siliconica avente la seguente composizione legante: - 30 % di polimero termoplastico costituito da acido tereftalico (304,5 parti in peso), acido isoftalico (304,5 parti), neopentilglicole (192,5 parti) e 1,4-butandiolo (329,8 parti), la cui preparazione viene descritta nella già menzionata domanda di brevetto No. MI91 A OOI983 (Ex. 2, pag.8); With the system and the operating methods described above, various painting tests were carried out on the aluminum discs: in particular, Examples 1 to 5 were made using respectively paints A - E to feed the first rolling machine, paint F for the second rolling machine in all cases, while the third rolling machine was fed in all cases with a paint of composition A, but without PPS and without PAI. The operating parameters of the second coating line were regulated like those of the first line, except for the final cooking oven which was set at 290 ° C with a residence time of the discs inside it of 8 minutes. The rolling machines of the second painting line were all fed with a silicone polyester paint having the following binding composition: - 30% of thermoplastic polymer consisting of terephthalic acid (304.5 parts by weight), isophthalic acid (304.5 parts), neopentylglycol (192.5 parts) and 1,4-butanediol (329.8 parts), the preparation of which is described in the aforementioned patent application No. MI91 A OOI983 (Ex. 2, page 8);
- 70 % di polimero termoindurente costituito da trimetilolpropano (172 parti in peso), acido isoftalico (107 parti), acido adipico (40,4 parti), etilenglicole acetato (379,1 parti), Rhone Polulenc IO369 A(R) (355 parti), tetrabutiltitanato (0,7 parti) e nbutanolo (20,2 parti), la cui preparazione viene descritta nella suddetta domanda di brevetto No. MI91 A 001983 (Ex. 4, pag.10). Prove di adesione e pelatura del rivestimento antiaderente. - 70% thermosetting polymer consisting of trimethylolpropane (172 parts by weight), isophthalic acid (107 parts), adipic acid (40.4 parts), ethylene glycol acetate (379.1 parts), Rhone Polulenc IO369 A (R) (355 parts), tetrabutyl titanate (0.7 parts) and nbutanol (20.2 parts), the preparation of which is described in the aforementioned patent application No. MI91 A 001983 (Ex. 4, page 10). Adhesion and peeling tests of the non-stick coating.
I dischi di alluminio degli Esempi 1 - 5 ottenuti come sopra indicato, dopo verniciatura ed imbutitura a diverse profondità, furono sottoposti alla prova di adesione secondo il metodo ISO 1520 ed alla prova di pelatura secondo il metodo ISO 2409. I risultati ottenuti sono riportati nella Tabella 2. The aluminum discs of Examples 1 - 5 obtained as indicated above, after painting and drawing at different depths, were subjected to the adhesion test according to the ISO 1520 method and to the peeling test according to the ISO 2409 method. The results obtained are reported in the Table 2.
Tabella 2 Prove di adesione e pelatura dei rivestimenti antiaderenti degli Ex. 1-5 · Table 2 Adhesion and peeling tests of non-stick coatings of Ex. 1-5
Note: Note:
- Si rilevano le eventuali fessure o screpolature che appaiono sulla superficie dei dischi verniciati ed imbutiti. - Any cracks or cracks appearing on the surface of the painted and deep-drawn discs are detected.
- Si considera positiva (+) una pelatura inferiore ad 1 mm e negativa (-) negli altri casi. - A peeling of less than 1 mm is considered positive (+) and negative (-) in the other cases.
- ** I dischi verniciati dell'Ex. 4 mostrano evidenti vescicole già all'uscita del forno di cottura, dopo la terza rullatrice, e non sono stati quindi sottoposti alle varie prove. - ** The painted discs of the Ex. 4 show evident vesicles already at the exit of the cooking oven, after the third rolling machine, and have therefore not been subjected to the various tests.
Prove di piegatura del rivestimento termoresistente. Bending tests of the heat-resistant coating.
I dischi di alluminio verniciati degli Esempi 1-5. ottenuti come sopra indicato, furono sottoposti ad una prova di piegatura {bend test) ben nota nel settore dei prodotti vernicienti, che consiste nella piegatura a 180° del pannello metallico su se stesso. The painted aluminum discs of Examples 1-5. obtained as indicated above, they were subjected to a bend test well known in the field of paint products, which consists in the 180 ° bending of the metal panel on itself.
II pannello viene piegato a l80° su se stesso ripetute volte, assegnando alle successive piegature un valore crescente del n° di T-bend: alla prima piegatura viene assegnato n” 0, alla seconda n° 1 e così di seguito. Tanto più basso è il numero di T-bend e tanto più severo sarà lo stress sopportato dal rivestimento, su cui viene osservata la presenza o meno di microfratture nel punto esterno di massima piegatura. The panel is folded at 180 ° on itself repeatedly, assigning an increasing value of the number of T-bend to the subsequent folds: n ”0 is assigned to the first fold, n ° 1 to the second and so on. The lower the number of T-bends, the more severe the stress supported by the coating will be, on which the presence or absence of micro-cracks in the external point of maximum bending is observed.
Negli Esempi 1-5 sopra riportati i rivestimenti esterni termoresistenti sopportarono detta prova con un valore di T-bend compreso tra 2 e 3· In Examples 1-5 above reported the heat-resistant outer coatings endured this test with a T-bend value between 2 and 3.
Dopo immersione in acqua a 90°C per 10 minuti dei dischi piegati , il rivestimento esterno presentava solamente poche microfratture rilevabili al microscopio a 30 ingrandimenti e quindi si considerava che il campione superasse il test. After immersion in water at 90 ° C for 10 minutes of the folded discs, the outer coating showed only a few micro-cracks detectable under the microscope at 30 magnification and therefore the sample was considered to pass the test.
Claims (8)
Priority Applications (9)
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| ITMI941480A IT1270622B (en) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | PROCEDURE FOR THE APPLICATION OF NON-STICK AND HEAT-RESISTANT ALUMINUM SHEET COATINGS |
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| SI9530380T SI0692316T1 (en) | 1994-07-14 | 1995-05-12 | Process for the application of no-stick and heat-resistant coatings to aluminium sheets |
| PT95107199T PT692316E (en) | 1994-07-14 | 1995-05-12 | PROCESS FOR THE APPLICATION OF ANTI-ADHERENT AND THERMAL-RESISTANT COATINGS FOR ALUMINUM SHEETS |
| EP95107199A EP0692316B1 (en) | 1994-07-14 | 1995-05-12 | Process for the application of no-stick and heat-resistant coatings to aluminium sheets |
| AT95107199T ATE187363T1 (en) | 1994-07-14 | 1995-05-12 | METHOD FOR PRODUCING NON-STICKY AND HEAT-RESISTANT COATINGS ON ALUMINUM SHEET |
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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