KR20230057383A - 베이스 에나멜 조성물, 베이스 에나멜 코팅제, 이러한 베이스 에나멜 코팅제를 갖는 물품 및 이의 생산 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기계적, 열적 및 화학적 효과에 대하여 고도로 내식성인 에나멜-기반 코팅을 생산하기 위해 강철과 적어도 하나의 상단 에나멜 사이에 접착 촉진제 코팅제를 생산하기 위한 베이스 에나멜 조성물에 관한 것으로, 상기 베이스 에나멜 조성물은 후속하는 표에 따른 중량비로 산화붕소(B2O3) 및 알칼리금속 산화물(들), 특히 Li2O, Na2O 및/또는 K2O, 및 또한 제1 주요 구성성분으로서, 35중량% 내지 70중량% 범위의, 바람직하게는 40중량% 내지 65중량% 범위의 중량 백분율 비율로 SiO2, 및 제2 주요 구성성분으로서, 5중량% 내지 28중량% 범위의, 바람직하게는 7중량% 내지 23중량% 범위, 특히 바람직하게는 8중량% 내지 15중량% 범위의 중량 백분율 비율로 Fe2O3를 포함하며, 또한, 더 나아가 본 발명은, 이러한 베이스 에나멜 조성물로부터 생산된 베이스 에나멜 코팅제; 이러한 베이스 에나멜 코팅제를 갖는 고도로 내식성인 물품; 이러한 베이스 에나멜 코팅제를 생산하는 방법, 또한, 더 나아가, 베이스 에나멜 조성물을 이용하여 고도로 내식성인 물품을 생산하는 방법 및 고도로 내식성인 물품을 생산하기 위한 이러한 베이스 에나멜 조성물의 용도에 관한 것이다.
Description
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 그라운드 코트(ground coat) 에나멜 조성물, 이러한 그라운드 코트 에나멜 조성물로 생성된 청구범위 제5항의 전제부에 따른 그라운드 코트 에나멜 층, 기계적, 열적 및 화학적 효과에 대하여 고도로 내식성(highly corrosion-resistant)인, 청구범위 제13항의 전제부에 따른 이러한 그라운드 코트 에나멜 층을 갖는 물품, 청구범위 제15항의 전제부에 따른 이러한 그라운드 코트 에나멜 층을 생성하는 방법, 청구범위 제16항의 전제부에 따른 고도로 내식성인 물품의 생산 방법 및 청구범위 제17항에 따른 고도로 내식성인 물품의 생산을 위한 그라운드 코트 에나멜 조성물의 용도에 관한 것이다.
그라운드 코트 에나멜 조성물은 어느 정도 알려져 있으며, 전형적으로 커버 코트 에나멜로부터 형성된 고도의 내식성 표면을 갖는 고도로 내식성인 물품의 생산에 필수적이다. 본 명세서의 그라운드 코트 에나멜 조성물은 그라운드 코트 에나멜 층을 생성하는 역할을 하는데, 이 층은 고도로 내식성인 물품이 생산되게 하는 베이스 바디의 강철과 높은 내식성을 갖는 물품을 제공하는 커버 코트 에나멜 층 사이에 일종의 접착 촉진제 층을 형성한다. 커버 코트 에나멜 층은 우선 극도로 매끈하며, 또한 게다가 기계적으로 극도로 안정적이고, 화학적으로 비활성인 표면을 갖는다. 베이스 바디의 강철, 그라운드 코트 에나멜 층과 커버 코트 에나멜 층의 조합물은 강철-에나멜 복합 재료를 형성한다.
이런 종류의 강철-에나멜 복합 재료는 고도로 부식성인 매체를 이용하는 공정 관리에서 화학 및 약제 산업에서 또는 멸균 고순도 적용분야에서 오늘날 확고하게 확립되어 있다. 예를 들어, 특정 제품 순도의 문제인 경우, 코팅 형성을 피해야할 때 또는 요구되는 위생 방법 단계가 멸균을 필요로 하는 때, 예를 들어, 화학물질 에나멜의 극도로 매끄럽고, 안정적이며, 화학적으로 비활성인 표면은 (앞서 언급한 강철-에나멜 복합 재료가 또한 언급될 수 있기 때문에) 최적의 조건을 제공한다.
에나멜은 금속 담체 물질에 융합된 유리질의, 고형화된 규산염 용융물이다. 베이스 바디의 담체 물질, 보통 강철 시트에 대해 사용된 시트 금속의 표면 품질에 관해 그리고 이의 화학적 조성에 관해 극도로 높은 요구사항이 적용된다. 예를 들어, 베이스 바디에 대한 담체 물질로서, 요즘에는 특히 보일러판(boilerplate)이 사용된다. 보일러판 또는 강판에 대한 에나멜의 접착력이 양호하기 때문에, 현재 표준에 따라 시트 금속에서 최대로 허용되는 탄소 함량은 0.16중량% 이하이다. 이에 대한 이유는 에나멜 층이 강철에 화학적으로 결합할 수 있도록 에나멜이 강철과의 화학 반응을 거쳐야 하기 때문이다. 에나멜 층과 강철의 이러한 결합은 규산염 용융물이 강철에 결합하는 과정에서 화학 반응과 관련하여 일어나지만, 부반응으로서, 강철에 존재하는 탄소로부터 그리고 규산염 용융물로부터 유래된 산소로부터의 탄소 산화물 가스가 형성되는 과정에서, 이들 가스는 에나멜에 기포로서 용해된 채로 남아있고 강철에 도포된 에나멜 특성에 대해 지속적인 해로운 효과를 갖는다.
강철에 도포되는 에나멜의 양호한 접착력은 필수적이기 때문에, 상기 언급한 바와 같이, 강철에 그라운드 코트 에나멜 층을 우선 도포하는 것이 전형적인 방식이다. 강철에 대한 이 그라운드 코트 에나멜 층의 접착을 개선시키기 위해, 접착 산화물로 알려진 것이 기존의 그라운드 코트 에나멜 조성물과 혼합된 기존의 그라운드 코트 에나멜 조성물에서 사용되었다. 이들은 통상적으로는 산화니켈, 산화코발트 및/또는 산화망간이다. 산화니켈은 독성물질이기 때문에, 산화니켈의 독성 특성을 피하기 위해, 대체 산화물을 찾기 위한 시도가 이전에 있었다. 따라서 더 최근의 연구는 이와 관련하여 강철 표면과 그라운드 코트 에나멜의 화학 반응을 개선시키고 강철 표면에 대한 그라운드 코트 에나멜의 접착을 최적화하기 위해, 희토류 산화물의 접착 산화물 및 또한 몰리브덴 및 텅스텐의 산화물로서 사용하는 것을 선호한다. 추가로, 접착 산화물로서 작용하는 코발트 산화물은 가능하다면 또한 대체되어야 하는데, 산화코발트로부터 발생되는 건강상의 위험에 추가로, 산화코발트의 생산 또는 채광이 또한 사회적 및 환경적으로 중요한 조건 하에서 일어나기 때문이다. 코발트는 부수적으로 또한 현재 전동화에 필수적인데, 이는 코발트가 비쌀 뿐만 아니라 원료가 희소해질 가능성이 존재한다는 것을 의미한다.
선행기술로부터 그리고 상업적 사용에서 지금까지 알려진 모든 에나멜화 방법에서, 실제 에나멜화 과정 동안에, 즉, 강철 베이스 바디 상의 그라운드 코트 에나멜 층의 생성 동안에, 800℃ 내지 960℃의 온도에서, 이들 온도에서 더 액체인 에나멜 용융물 또는 유리 용융물과 기저 강철 기재 사이에서 화학적 산화환원 반응이 있다. 철에 비해서 이들의 화학적으로 정의되고, 더 귀한 특징으로 인해, 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W)의 산화물 및/또는 희토류 금속의 산화물의 위에 기재한 금속 이온은 이들의 상승된 온도에서 이들의 금속 상태로 환원되고, 강철 표면의 철(Fe)과 합금을 형성한다. 동시에, 대조적으로, 금속 철(Fe)의 Fe2+ 및 Fe3+로의 산화가 일어난다. 또한, 강철에서 사용되거나 존재하는 탄소는 또한 일산화탄소(CO)로 산화되지만, 주로 이산화탄소(CO2)로 산화된다.
특히 후자, 즉, 특히 예상한대로 에나멜화 공정 과정에서 발생되는 그라운드 코트 에나멜 조성물의 접착 산화물에서 유래된 산소에 의한 강철에 존재하는 탄소의 산화는 극도로 불리한데, 도 1에 나타내는 그라운드 코트 에나멜 층 및 복수의 커버 코트 에나멜 층으로 코팅된 강철 시트의 단면도에 도시하는 바와 같이, 이산화탄소가 특히 그라운드 코트 에나멜 내에서 특히 강철-에나멜 계면층을 따라서 기체 기포 및 확실히 큰 체적의 기포 구조의 형성을 야기하기 때문이다. 기포 형성 그 자체와 그라운드 코트 에나멜 내에 분포된 기포는 둘 다 기계적 균질성을 방해하고, 따라서 또한 에나멜화 후 완성된 에나멜 층의 기계적 안정성을 방해한다. 따라서 이러한 기포 형성을 피하기 위한 사실상 합리적이고, 특히, 또한 실현 가능한 방식은 미리 사용될 시트 금속의 탄소 함량을 제한하는 것이다.
그라운드 코트 에나멜 조성물 중 접착 산화물 이온 존재의 추가적인 단점은 접착 산화물 이온의 금속의 이들의 금속 상태로의 환원 및 강철 베이스 바디의 철과의 후속적인 합금 형성이 한편으로는 발열 과정으로서 진행되고, 강철 표면의 제어할 수 없는 합금으로 이어지지만, 다른 한편으로, 강철과 에나멜 층의 화학적 결합을 위해 기존의 통상적인 그라운드 코트 에나멜 조성물에서 필요하다는 것이다.
물품의 강철 표면 상에 균일하고 잘 접착되는 코팅을 달성하기 위한 기존의 통상적인 그라운드 코트 에나멜 조성물에 의한 추가적인 어려움은 이들 기존의 그라운드 코트 에나멜 조성물을 도포할 때, 용기, 특히 터빈 및 교반기의 복잡한 기하학적 구조로 인해 물품의 강철 표면 상에 그라운드 코트 에나멜 조성물 슬립의 완전히 균일한 층 도포를 얻는 것은 불가능하지 않더라도 매우 어렵다는 것이다. 그러나, 강철 표면 상에서 그라운드 코트 에나멜의 접착 반응을 완전히 지속적이고 균일하게 진행하기 위해, 물품의 강철 표면이 가능한 지속적이고 균일하게 그라운드 코트 에나멜 조성물로 코팅되는 것이 필요할 것이다. 예를 들어, 대부분의 경우에 성분 내에서 최대 200%의 공차까지 상이한 기하학적 구조 및 크게 변동되는 강철 두께는 결함이 있고 부적절한 결함이 있는 그라운드 코트 에나멜 층으로 이어지는 물품의 강철 표면 상에 그라운드 코트 에나멜 조성물 슬립의 첫 번째 도포의 경우, 그리고 그에 따라, 제1 그라운드 코트 에나멜 층 상에 그라운드 코트 에나멜 조성물 슬립의 두 번째 도포가 필요한 경우 사실상의 표준이 되게 한다. 이로부터 초래된 단점은 결국 그라운드 코트 에나멜이 물품의 강철 표면에 완전히 균일하게 접착되지 않는다는 것이며, 특히 마찬가지로, 결함있는 그라운드 코트 에나멜의 제1 층 상에의 제2 그라운드 코트 에나멜 조성물 도포는 에나멜 층과 강철 사이의 접착 반응이 불균일하게 진행되게 하기 때문이다.
코팅될 물품의 강철 표면과의 접착 산화물 금속의 앞서 언급한 합금 형성의 추가적인 단점은 또한 강철 표면의 이러한 합금이 일반적으로 불균일하게 일어나며, 이어서, 강철 표면에서 계면층 내에서, 강철 표면 합금의 불균등을 추가로 증폭시키는 전류에 의해 전기화학적 원소 형성을 국소적으로 야기한다는 것이다. "스테인리스강 표면"이 강철 표면 위에 형성되는 이러한 "과잉 반응"은 강철 표면 상에 그라운드 코트 에나멜 층의 생성된 접착력을 감소시켜, 그 결과 최악의 경우 에나멜 층이 자발적으로 국소적으로 박리될 수 있다.
고도로 내식성인 물품의 생산을 위한 완전한 에나멜화 공정 동안에, 처음에, 앞서 언급한 바와 같이, 필요하다면, 1 내지 2개의 그라운드 코트 에나멜 층이 금속 담체 물질에 도포된다. 그라운드 코트 에나멜 층의 목적은 내화학성의 커버 코트 에나멜 층과 담체 물질, 즉, 베이스 바디의 강철 사이에 접착을 생성하는 것이다. 그라운드 코트 에나멜은 커버 코트 에나멜에 비해 비교적 낮은 내화학성을 갖고, 따라서, 일반적으로 얇은 접착 촉진제 층으로서만 도포되어야 한다. 그러나, 앞서 언급한 바와 같이, 제1 그라운드 코트 에나멜 층이 충분히 균질하지 않다면 제2 및 가능하게는 제3 그라운드 코트 에나멜 층을 도포할 필요가 있으며, 따라서, 하나 이상의 추가적인 그라운드 코트 에나멜 층을 필요로 한다. 그라운드 코트 에나멜 조성물로 코팅된 물품의 반복된 분무 및 소성에 의해 달성될 수 있는 그라운드 코트 에나멜에 대한 층 두께는 선행 기술에서 지금까지 일반적으로 0.2 내지 0.9 ㎜로 다양하며, 전체 그라운드 코트 에나멜의 층 두께는 빈번하게 더 두꺼워지며, 0.3 내지 0.6 ㎜ 범위에 있다.
그러나, 그라운드 코트 에나멜 층의 이러한 거대한 총 층 두께에 의한 문제는 상업적 에나멜화를 위한 모든 에나멜 층 두께, 즉, 그라운드 코트 에나멜과 커버 코트 에나멜 둘 다의 총 층 두께가 DIN/ISO 표준에서 정해진다는 것이다. 이들 표준에 따라 허용되는 그라운드 코트 및 커버 코트 에나멜의 총 층 두께는 함께 1 ㎜ 내지 2.2 ㎜의 범위이고, 허용되는 공차는 0.2 ㎜ 초과 또는 미만이다.
그러나, 커버 코트 에나멜 층만이 목적하는 내식성에 필요한 양호한 에나멜화 특성을 갖기 때문에, 이 층은 가능한 두꺼워야 하며, 대조적으로 그라운드 코트 에나멜 층은 가능한 얇아야 한다. 빈번하게 필요한 반복된 그라운드 코트 에나멜 코팅과 조합하여, 이는 결국 내화학성 및 또한 기계적 내식성에 필요한 커버 코트 에나멜 층의 층 두께에 대해 여전히 십분의 몇 밀리미터만이 남아있다는 결과를 갖고, 그 결과 물품의 DIN/ISO 표준 28721-1-준수 에나멜 코팅이 원하는 것보다 더 작고, 이는 결국 물품의 수명에 부정적인 영향을 가지며, 종종 강철 베이스 바디의 에나멜 코팅의 조기 재생(reconditioning)을 필요로 한다.
선행기술로부터 알려진 이들 문제로부터 나아가서, 본 발명의 목적은 앞서 언급한 문제를 피하고/피하거나 감소시키면서, 고도로 내식성인 물품의 생산을 위한 그라운드 코트 에나멜 층을 제공할 수 있게 하는 그라운드 코트 에나멜 조성물 및 또한 이러한 그라운드 코트 에나멜 층의 생산 방법 및 추가적으로 이러한 그라운드 코트 에나멜 조성물을 이용하여 고도로 내식성인 물품을 생산하는 방법, 및 더 나아가 또한 고도로 내식성인 물품을 생산하기 위한 이러한 그라운드 코트 에나멜 조성물의 용도를 제공하는 것이다.
이 목적은 청구범위 제1항에 청구되는 바와 같은 그라운드 코트 에나멜 조성물에 의해, 청구범위 제5항에 청구되는 바와 같은 이러한 그라운드 코트 에나멜 조성물로부터 생성된 그라운드 코트 에나멜 층에 의해, 청구범위 제13항에 청구되는 바와 같은 이러한 그라운드 코트 에나멜 층을 갖는 고도로 내식성인 물품에 의해, 또한 청구범위 제15항에 청구되는 바와 같은 이러한 그라운드 코트 에나멜 층의 생성 방법, 청구범위 제16항에 청구되는 바와 같은 이러한 그라운드 코트 에나멜 조성물을 이용하여 고도로 내식성인 물품을 생산하는 방법에 의해 그리고 청구범위 제17항에 청구되는 바와 같은 고도로 내식성인 물품을 생산하기 위한 이러한 그라운드 코트 에나멜 조성물의 용도에 의해 달성된다.
특히, 본 발명의 목적은 기계적, 열적 및 화학적 효과에 대하여 고도로 내식성인 에나멜-기반 코팅의 생산을 위해 강철과 적어도 하나의 커버 코트 에나멜 사이에 접착 촉진제 층을 생성하기 위한 그라운드 코트 에나멜 조성물에 의해 달성되되, 그라운드 코트 에나멜 조성물은 다음의 표에 따른 중량비로 산화붕소 (B2O3) 및 알칼리금속 산화물(들), 특히 산화리튬(Li2O), 산화나트륨(Na2O) 및/또는 산화칼륨(K2O)
및, 제1 주요 구성성분으로서, 35중량% 내지 70중량% 범위의, 바람직하게는 40중량% 내지 65중량% 범위의 중량 백분율 비율로 SiO2, 및 제2 주요 구성성분으로서, 5중량% 내지 28중량% 범위의, 바람직하게는 7중량% 내지 23중량% 범위, 특히 바람직하게는 8중량% 내지 15중량% 범위의 중량 백분율 비율로 Fe2O3을 포함한다.
본 발명의 필수 요점은 그라운드 코트 에나멜 층을 생성하는 데 필요한 상승된 온도에서 베이스 바디의 강철 표면으로부터 금속 철과 함께 베이스 바디의 강철 표면에 도포 동안 그라운드 코트 에나멜 조성물 중 산화철(III) 존재의 결과로서 철(III)과 철(0)의 철(II)로의 역불균등화 반응(comproportionation)이 일어난다는 점에 있다. 철(II)은 후속적으로 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물에 존재하는 것과 같이 이산화규소와 반응되어 규산철을 제공한다. 산화철(III)과 원소 금속 철의 이런 반응은 강철 및 에나멜, 즉, 그라운드 코트 에나멜의 계면에서 직접 일어나기 때문에, 강철 표면과 규산철의 매우 양호하고 직접적인 결합이 일어난다. 이 반응은 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물로 코팅된 강철 베이스 바디의 전체 표면에 대해 상승된 온도에서 에나멜화 공정 동안에 일어나기 때문에, 연속 규산철 층이 강철 베이스 바디의 전체 표면 위에 생기고, 이에 의해 강철 베이스 바디의 표면은 외부 효과로부터 차폐되고, 따라서 특히 그라운드 코트 후 에나멜 조성물로부터 유래된 산소가 강철에 존재하는 탄소에 유입되고, 그에 따라 탄소산화물, 즉, 일산화탄소 및 이산화탄소를 형성하는 것이 효과적으로 억제된다. 따라서 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물의 필수 이점은 선행기술에 따라 원칙적으로 물품의 각 가열 시 계속되고, 따라서 또한 그라운드 코트 에나멜 층의 그리고 강철의 그라운드 코트 에나멜 층에서의 기포 형성을, 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물로 코팅되는 물품의 내화학성 및 기계적 내식성의 상당한 개선을 초래하는 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물에 의한 강철 베이스 바디 표면의 코팅 시, 걱정하지 않아도 된다는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 두 주요 구성성분 이산화규소 및 산화철(III) 및 또한 추가로 앞서 언급한 산화붕소(B2O3) 및 알칼리금속 산화물(들), 특히 산화리튬(Li2O), 산화나트륨(Na2O) 및/또는 산화칼륨(K2O)에 추가로 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물에는, 원한다면, 또한 산화알루미늄(Al2O3) 및 알칼리토금속 산화물(들), 특히 산화칼슘이 다음의 표에 따른 중량비로 포함된다:
더 나아가, 그라운드 코트 에나멜 조성물은 적어도 하나의 물질, 특히 산화아연(ZnO), 이산화티타늄(TiO2) 및/또는 플루오린화칼슘(CaF2)을 추가로 포함할 수 있다. 후자의 물질은 유리하게는 그라운드 코트 에나멜 조성물 용융물의 유동성을 제어하기 위해 사용될 수 있으며, 물질의 중량부는 유리한 것으로 입증된 다음의 표에 주어진다:
본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물에서 앞서 언급한 물질의 실제량 또는 중량부는 이 경우에 목적하는 커버 코트 에나멜 조성물에 따라서 그리고 강철 베이스 바디의 기하학적 구조에 따라서 상기 2개의 표에 명시된 제한 내에서 선택될 수 있고, 이산화규소, 산화철(III), 산화붕소, 알칼리금속 산화물의 총 합계, 산화알루미늄 및 알칼리토금속 산화물의 총 합계 및 그라운드 코트 에나멜 조성물의 용융물의 유동성을 조절하기 위한 물질의 중량비를 각 경우에 100중량 백분율까지 첨가하였다. 이 경우에 중량 수치는 각 경우에 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물의 건조 중량을 기준으로 하며, 그라운드 코트 에나멜 조성물이 강철 베이스 바디의 각각의 표면에 도포되는 형태로 그라운드 코트 에나멜 조성물 슬립의 중량은 기준으로 하지 않는다.
본 발명에 따르면, 따라서 그라운드 코트 에나멜 조성물은 유리하게는 종종 기존의 선행기술에 따라 "접착 산화물"로서 지칭된 니켈, 코발트 및 망간의 산화물 원소가 본질적으로 없고, 또한 특히 희토류 원소가 본질적으로 없고 특히 바람직하게는 코발트, 니켈, 망간, 텅스텐, 바나듐, 니오븀, 몰리브덴, 크로뮴, 안티모니, 비소, 비스무트, 아연, 주석, 납 및 탈륨 원소가 본질적으로 없다.
따라서, 극도로 유리한 방식에서, 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물은 독성 중금속을 포함하지 않고 또는 건강 또는 환경적으로 관련있는 양상 하에서 원치않는 또는 문제가 있는 다른 물질 또는 원소도 포함하지 않는다.
본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물의 추가적인 유리한 그리고 고도로 바람직한 효과는 추가로 언제나 입수 가능한, 용이하게 얻을 수 있고 저렴한 구성성분이며, 환경에 해로운 채광이 필요하지 않고, 지금까지 사용된 접착 산화물의 여러 금속의 경우에 이미 징후가 있는 원료 부족과 관련하여 전혀 문제가 없다.
더 나아가, 본 발명의 목적은 또한 강철 시트 표면 상에 도포된 그라운드 코트 에나멜 층에 의해 달성되며, 전자는 상기 언급에 따라 그라운드 코트 에나멜 코팅으로부터 생성되었다.
강철-그라운드 코트 에나멜 접촉 구역에서 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 층은, 그라운드 코트 에나멜화 공정 과정에서 그리고 이러한 공정에 필요한 890℃ 내지 950℃ 범위의 온도에서, 이산화규소의 존재 하에 그라운드 코트 에나멜 조성물에 첨가된 산화철(III)과 강철 베이스 바디의 금속 철의 반응으로부터 형성된 규산철을 포함한다. 이런 강철-그라운드 코트 에나멜 접촉 구역은 여기에서 그라운드 코트 에나멜의 방향으로 강철 표면으로부터 확장되며, 규산철은 냉각 상태, 즉, 완성된 그라운드 코트 에나멜 층의 형태로 강철 베이스 바디의 표면에 극도로 견고하게 부착되고 전체 표면에 걸쳐 연장되고 이런 방법으로 추가 외부 효과로부터 그라운드 코트 에나멜로 코팅된 표면을 차폐하는 고체 코팅을 그 위에 형성한다.
본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 층의 특정 이점은 그라운드 코트 에나멜 층이 0.05 ㎜ 이상 0.8 ㎜ 이하의 범위의, 그러나 바람직하게는 0.1 ㎜ 내지 0.4 ㎜의 범위의, 특히 바람직하게는 0.1 ㎜ 내지 0.3 ㎜의 범위의 층 두께를 가질 수 있다는 것이다.
본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 층은 0.5 밀리미터보다 훨씬 더 적은 이러한 얇은 층 두께를 가질 수 있기 때문에, 선행기술에 비해, DIN/ISO 표준을준수하는 상당히 내식성인 코팅을 생산하기 위해 하나 이상의 커버 코트 에나멜 층을 도포할 수 있는 상당한 여백이 남게 된다. 이는 본 발명에 따라, 강철 베이스 바디에 하나 초과의 그라운드 코트 에나멜 층을 도포할 필요가 없다는 것을 고려할 때 더욱 그러하다.
본 발명의 중요한 이점은 추가로, 본 발명에 따른 규산철이 결정질, 특히 본질적으로, 즉, 주로 철감람석 결정인 Fe2SiO4의 형태라는 사실에 있다. 이들 철감람석 결정은 1000℃ 초과의 매우 높은 융점을 갖고, 따라서, 추가적인 하류의 소성 공정에서 반복되는 강한 열도 견뎌낸다. 규산철은 연속적인 고체, 결정질 및 극도로 저항성인 층보다는 강철 베이스 바디의 강철 표면 상에 철감람석 결정의 형태로 형성되며, 그 부분의 경우 80 ㎛ 미만, 바람직하게는 50 ㎛ 미만, 예를 들어, 15 ㎛ 내지 50 ㎛ 범위의 층 두께를 갖는다. 본 발명에 따른 규산철이 배타적으로 철감람석 결정 형태일 필요는 없지만, 대신에, 예를 들어, 마그네슘 또는 칼슘과 같은 다른 금속의 존재 하에서, 이러한 금속이 그라운드 코트 에나멜 조성물에 존재한다면, 또한 혼합된 규산염의 형태, 예를 들어, 감람석(Mg,Fe)2SiO4 또는 회철휘석(CaFe)(Si2O6)의 형태일 수 있다는 것이 이 시점에서 추가로 지적되어야 한다. 그러나, 본 발명은 베이스 바디의 강철 표면에 대한 그라운드 코트 에나멜 층의 접착이 규산철에 존재하는 Fe-O-Si- 결합 구조를 이용함으로써 달성되는 임의의 경우를 요점으로 한다.
상기 언급한 바와 같이, 강철-그라운드 코트 에나멜 접촉 구역에서 규산철은 베이스 바디의 강철 표면 사이에서 장벽층을 형성하는 데 적합한 특히 전체 표면인 결정층 및, 예를 들어, 철감람석 결정층 및 특히, 특별히 유리하게는 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물을 이용하여 생산된 고도로 내식성인 물품의 베이스 바디의 강철 표면과 적어도 하나의 커버 코트 에나멜 층 사이에 직접 붙어있는 그라운드 코트 에나멜 층의 유리질 또는 비정질 상을 형성한다. 결정층의 이런 장벽층 특성 때문에, 강철 베이스 바디의 성분과 에나멜 층(들)의 성분의 반응은 효과적으로 방지되며, 결정층의 층 두께는 10 ㎛ 내지 65 ㎛의 범위, 바람직하게는 15 ㎛ 내지 50 ㎛의 범위, 특히 바람직하게는 50 ㎛ 이하이며, 선행기술로부터 공지된 그라운드 코트 후 에나멜 코팅에서 진행된 바와 같은 반응에 대해 효과적이고 양호한 보호를 형성한다.
이런 이유로, 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 층 및 특히 또한 결정층은 본질적으로 기포가 없고, 특히 또한 본질적으로 일산화탄소가 없고/없거나 이산화탄소가 없으며, 이는 본 발명에 따른 이러한 그라운드 코트 에나멜 조성물을 이용하여 생성된 그라운드 코트 에나멜 층의 화학적 안정성과 또한 특히 기계적 안정성을 둘 다 현저히 개선 및 증가시키고, 그 결과 또한 기존의 고도로 내식성인 물품에 비해 본 발명에 따른 이러한 그라운드 코트 에나멜 조성물을 이용하여 생산된 고도로 내식성인 물품의 화학적 및 기계적 안정성을 개선 및 증가시킨다.
본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 층의 결정층은 베이스 바디의 강철 표면에 접근하는 물질과 베이스 바디의 강철로부터의 나가는 물질 둘 다에 관해 이러한 양호한 상호 장벽 효과를 제공하기 때문에, 강철 시트가, 특히 강철-그라운드 코트 에나멜 접촉 구역에서, 0중량% 내지 0.5중량% 범위, 바람직하게는 0.01중량% 내지 0.45중량% 범위 및 특히 바람직하게는 0.08중량% 내지 0.3중량% 범위의 탄소 함량을 갖는 강철 베이스 바디를 본 발명에 따라 사용할 수 있다.
따라서, 매우 유리한 방식으로, 고도로 내식성인 물품의 생산에서 이전의 요구에 비해 매우 높은 탄소 함량을 갖는 강철을 사용할 수 있다. 따라서 본 발명에 따라 극저탄소 및 종종 고가인 강철에 의존할 필요가 없고, 대신에 통상적인 강철 등급이 사용될 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물은 또한 고도로 내식성인 물품의 보다 비용 효과적인 생산을 가능하게 한다.
본 발명의 추가적인 중요한 양상은 본 발명에 따라 그라운드 코트 에나멜 조성물을 이용하여 생성된 그라운드 코트 에나멜 층이 자기-수선 메커니즘을 갖는다는 것이다. 따라서 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물은 고도로 내식성 물품의 생산에 극도로 유용하고 중요한 두 특성을 조합한다. 이들 두 특성 중 첫 번째는 강철 베이스 바디에서 금속 철에서 금속 철과 규산철 결정을 형성할 수 있다는 것이며, 이들은 내고온성의 견고히 접착되는 전체 표면층으로서, 강철 베이스 바디 표면 상에 장벽층을 형성한다. 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물의 제2 특성은 추가로 결합층을 형성하는 것, 즉, 커버 코트 에나멜 층에 대한 최적의 결합이 실현될 수 있는 접착층을 제공하는 것이다.
강철층의 표면에 단단히 접착된 결정층이 손상되고, 예를 들어, 기계적 힘의 작용으로 인해 이론적으로 생각할 수 있는, 예를 들어, 구멍 또는 얇아진 스팟이 발생되는 다소 이론적인 시나리오에서, 결정 층에 대한 손상에 대해, 가열 시 손상 부위에서 철감람석 결정의 즉각적이고 자동적인 재형성이 일어나기 때문에, 해당 위치에서 금속 철(0)은 다시 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물에 존재하는 산화철(III)과 반응하여 철(II)을 제공하고, 이어서, 추가로 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물에 존재하는 것과 같은 이산화규소와 즉시 반응하여, 규산철을 제공한다는 점에서, 앞서 언급한 자가-수선 메커니즘이 자동으로 실행된다. 이 반응은 규산철 결정층의 층 두께가 대략 65 ㎛ 내지 80 ㎛의 최대 층 두께에 도달되었을 때, 규산철 결정층이 애초에 작은 층 두께 및 말단을 고려해도 형성될 수 있다면, 자동으로 일어난다.
강철 베이스 바디 표면 상의 규산철 결정층의 표면 상에 규산철 결정층의 제1 증가는 또한 동일한 방법으로 종결된다.
본 발명의 목적은 더 나아가 강철 시트 상에 그리고 상기 언급에 따른 형태로 도포된 그라운드 코트 에나멜 층 및 적어도 하나의 커버 코트 에나멜 층을 갖는, 기계적, 열적 및 화학적 효과에 대하여 고도로 내식성인 물품에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물을 이용하여 생성된 고도로 내식성 물품의 그라운드 코트 에나멜 층과 적어도 하나의 커버 코트 에나멜 층의 총 층 두께는 0.5 ㎜ 내지 3 ㎜ 범위, 바람직하게는 0.8 ㎜ 내지 2.6 ㎜ 범위, 특히 바람직하게는 2.4 ㎜ 이하이다. 이런 방법으로, 본 발명에 따라 달성될 수 있는 극도로 얇은 그라운드 코트 에나멜 층 때문에, 동일한 에나멜 층 두께를 갖는 통상적인 고도로 내식성인 물품에 비해 향상된 높은 내식성을 갖는 고도로 내식성인 물품을 유리하게 생산할 수 있는데, 이는 하나의 층으로만 존재할 필요가 있는 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 층이, 이전보다 더 많은 커버 코트 에나멜 층을 도포하는 것을 허용하거나, 이를 가능하게 하고, 그럼에도 불구하고 DIN/ISO 표준 28721-1을 여전히 충족시키기 때문이다.
또한, 본 발명의 목적은 특히 또한 다음의 단계를 수행하는 것을 포함하는, 위에서 언급한 특성을 갖는, 그라운드 코트 에나멜 층을 생성하는 방법에 의해 달성된다:
i.
강철 시트를 제공하는 단계;
ii.
선택적으로 표면에서 녹, 특히 들뜬 녹(loose rust)을 제거하는 단계;
iii.
상기 언급에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물을 도포하는 단계;
iv.
890℃ 내지 950℃ 범위, 바람직하게는 900℃ 내지 940℃ 범위, 특히 바람직하게는 920℃ 내지 930℃ 범위의 온도에서, 20분 내지 80분 범위, 바람직하게는 25분 내지 70분 범위, 특히 바람직하게는 28분 내지 60분 범위의 기간에 걸쳐 그라운드 코트 에나멜 조성물을 소성하는 단계.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 층이 새로운 강철 베이스 바디 상에 원칙적으로 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물을 이용하여 도포될 수 있고, 또한, 예를 들어, 손상 또는 마모 후 강철 베이스 바디를 재사용하기 위해, 사용된 강철 베이스 바디 상에 그라운드 코트 에나멜 층의 이러한 도포가 언제든지 가능하다는 것에 주목하여야 한다. 후자의 경우에, 본 발명에 따라 필요한 모든 것은 강철 베이스 바디, 예를 들어, 블라스팅에 의해 강철 베이스 바디로부터 초기 결함 에나멜 층 및 들뜬 구성성분을 제거하는 것이다. 이 후에, 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물로 재코팅하는 것은 모든 관련된 이점을 이용하여 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 또한 하기 단계들을 수행하는 것을 포함하는, 고도로 내식성인 물품을 생산하고, 특히 이미 사용된 고도로 내식성인 물품을 새로 생산 또는 재생하는 방법에 의해 추가로 달성된다:
a)
강철 시트로 제조된 새로운 물품 또는 특히, 손상된 그라운드 코트 에나멜 층 및/또는 커버 코트 에나멜 층을 갖는 이미 사용된 고도로 내식성인 물품(10)을 제공하는 단계;
b)
임의의 들뜬 접착물, 예를 들어, 녹, 및/또는 하나 이상의 초기의, 특히 결함있는 코팅을 실질적으로 제거하기 위해, 코팅될 물품의 표면을 적어도 하나의 연마재 물질로 특히 기계적으로, 예를 들어, 블라스팅에 의해 세정하는 단계;
c)
그라운드 코트 에나멜 층을 제조하는 방법에 관해 위의 언급에 따라 또는 이와 유사하게 코팅될 세정된 강철 시트 상에 그라운드 코트 에나멜 층을 1회 생성하는 단계;
d)
그라운드 코트 에나멜 층 상에 커버 코트 에나멜 층이 후속적으로 형성되도록 커버 코트 에나멜 조성물 슬립을 도포하는 단계;
e)
커버 코트 에나멜 조성물 슬립을 건조시키는 단계;
f)
그라운드 코트 에나멜 층 및 커버 코트 에나멜 조성물, 또는 정확히는 건조된 커버 코트 에나멜 조성물 슬립을 갖는 물품을 780℃ 내지 870℃ 범위, 바람직하게는 800℃ 내지 860℃ 범위, 특히 바람직하게는 800℃ 내지 840℃ 범위의 소성 온도로 가열하는 단계;
g)
6분 내지 125분의 범위, 바람직하게는 6.75분 내지 100분의 범위, 특히 바람직하게는 7.5분 내지 90분 범위의 일정 기간 동안 소성 온도를 유지하여, 커버 코트 에나멜 층을 생성하는 단계;
h)
물품을 제어된 방식으로 냉각시키는 단계;
i)
필요하다면, 5개의 선행 단계 d) 내지 h)와 유사하게 선행하는 커버 코트 에나멜 층 상의 추가 커버 코트 에나멜 층이 후속적으로 형성되도록 커버 코트 에나멜 조성물 슬립을 반복적으로 도포하는 단계.
따라서 고도로 내식성인 물품을 생산하기 위한 본 발명에 따른 방법은 수많은 이점을 나타내며, 이는 기하학적으로 코팅이 어려운 물품조차도 그라운드 코트 에나멜 조성물에 의한 단일 코팅으로 충분하다는 사실에 근거하는데, 결정층이 강철 베이스 바디로부터의 금속 철과 산화철(III) 및 그라운드 코트 에나멜 조성물로부터의 이산화규소의 반응을 종결시키는 두께에 도달하지 않는 한, 장벽층으로서 작용하는 결정층이 물품 상의 모든 지점에서 형성되기 때문이다. 전형적인 강철 베이스 바디의 기하구조에 대해 측정된 결정층의 두께는 매우 얇고, 즉, 일반적으로 50 ㎛ 미만이기 때문에, 본 발명에 따라 코팅될 물품 상의 모든 위치에서 층 두께가 균일한 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물을 도포할 필요가 없는데, 이는 특히 코팅에 필요한 고온에서, 임의의 경우에 얇은 스팟 및/또는 결함까지의 반응 성분의 충분한 이동이 있기 때문이다. 따라서 이러한 얇은 스팟 및/또는 결함은 결정층의 충분한 층 두께에 도달될 때까지, 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물에 기초하여 사실상 자동으로 수선 및/또는 보충된다. 본 발명에 따르면, 강철 베이스 바디의 강철 표면으로부터 유래된 철(0)에 추가로, 산화철(III)과 이산화규소는 둘 다 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물에서 과량으로 존재하기 때문에, 임의의 경우에 항상 충분한 철감람석 결정의 결정층의 전체 표면 및 밀집한 형성을 가능하게 하기 위해 산화철(0), 산화철(III) 및 이산화규소가 존재한다. 본 발명에 따르면, 이 사실은 또한 철감람석 결정층의 매우 유리한 자기-수선 메커니즘에 기여한다.
고도로 내식성인 물품을 생산하기 위한 본 발명에 따른 방법의 추가적인 이점은 추가로 또한 강철 베이스 바디의 강철을 보호하는 철감람석 결정의 장벽층이 매우 얇고 따라서 또한 매우 얇은 그라운드 코트 에나멜 층을 가능하게 한다는 것이고, 이는 지금까지 가능했던 그라운드 코트 에나멜 층 상에 더 많은 커버 코트 에나멜 층을 도포할 수 있다는 것을 의미한다. 이는 처음에 본 발명에 따른 방법에 의해 생산된 고도로 내식성인 물품의 더 확연한 높은 내식성 및 또한 더 큰 기계적 안정성을 가능하게 한다.
더 나아가, 본 발명의 목적은 특히 위에 기재한 바와 같은 고도로 내식성인 물품을 생산하기 위한 상기 언급에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물의 사용에 의해 달성된다.
본 발명의 핵심 및 이의 이점은 다음과 같이 요약될 수 있다.
본 발명의 본질적인 핵심은 그라운드 코트 에나멜 접착을 위한 완전히 새로운 접근이 제공된다는 것이다.
따라서, 한편으로는 그라운드 코트 에나멜 층의 생성을 위한 그리고 다른 한편으로는 고도로 내식성인 물품의 생산을 위한 선행기술로부터 알려진 어려움을 극복하기 위해, 또한 이전의 접착 산화물의 양을, 적어도, 특히 0까지 감소시키기 위해, 새로운 접착 메커니즘이 제공된다.
본 발명에 따른 접근은 접착 산화물과 강철 사이의 합금의 상기 기재한 형성을 위해 지금까지 기재한 모든 금속 산화물의 사용을 완전히 피하며, 이는 지금까지 강철 상에 에나멜의 화학적으로 안정적인 접착을 형성하는 데 필요하였다.
본 발명에 따른 새로운 접착 메커니즘은 강철과의 그라운드 코트 에나멜 층의 화학적 결합의 생성을 위해 결합 물질로서 Fe2O3을 사용한다.
따라서, 접착 산화물이 없는 에나멜에 Fe2O3을 첨가할 때, 에나멜-강철 계면에서 강철 시트와의 반응에서, 에나멜 층의 Fe2O3과 금속철(Fe0) 사이에서 산화환원 반응이 있다. 에나멜 층으로부터의 Fe3+은 Fe2+로 전환되고, 동시에, 강철 표면으로부터의 철 Fe0는 Fe2+로 산화된다. Fe2+에 의한 국소적인 과포화는 계면층을 따라서 일어나며, 전자는 즉시 SiO2와 추가로 반응되고, 규산철을 형성한다. 액체 유리 용융물은 이제 Fe2+로 과불포화되기 때문에, 규산철 결정은 강철과의 계면층을 따라서 결정화된다(본 명세서에만 해당함). 이런 과불포화를 가능하게 하기 위해, 본 발명에 따라서, 5중량% 내지 28중량% 범위의 산화철(III)의 중량 백분율 비가 사용되며, 따라서 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물에 존재하는 충분한 양의 Fe2O3이 항상 존재한다. Fe2O3의 이러한 함량은 이상적이며, 따라서 에나멜 용융물은 강철과 반응하여, 제1 소성 실행 동안, 즉, 그라운드 코트 에나멜화를 형성하기 위해 제1 및 유일한 소성 실행 동안 가능한 초기에 결정층을 형성한다. 소성 실행의 지속기간은 본 명세서에서 강철 시트 두께에 따르며, 본 발명에 따르면 20분 내지 80분 범위 이내의 기간이고, 그라운드 코트 에나멜 층을 소성하는 데 필요한 시간은 강철 시트의 층 두께에 따라 증가한다. 이와 관련하여, 20분 내지 80분의 기간은 소성 온도에 도달된 후에 그라운드 코트 에나멜 층을 소성시키는 데 필요한 온도가 얼마나 길게 유지되는지와 관련된다는 점에 주목한다.
이런 제1 소성 실행 과정에서, 고 용융 규산철 결정, 즉, 본질적으로 철감람석, 즉, Fe2SiO4의 형태의 연속층은 에나멜 용융물에 존재하는 Fe2O3 및 SiO2 때문에 에나멜 용융물-강철 계면을 따라서 형성된다. 결정 형성은 1000℃ 초과의 융점을 가지며; 따라서 이들은 후속 소성 공정에서조차 다시 파괴되지 않는 연속 고체 및 결정질층을 형성한다. 따라서 결정층은 에나멜 용융물과 강철의 추가 반응을 효과적으로 차단한다. 그라운드 코트 에나멜의 도포된 층 두께에 따라서, 결정층은 특히 바람직하게는 15 ㎛ 내지 50 ㎛의 층 두께를 갖는다. 강철-에나멜 계면을 따라서 연속 결정층이 형성될 때까지, 결정 증가는 또한 자체적으로 자동으로 중단된다. 따라서, 긴 추가적인 소성 실행 시에도, 계면층을 따라서 결정층의 추가적인 증가가 일어나지 않는다.
결정층은 매우 얇게 남아있기 때문에, 이를 형성하는 데 상당히 적은 에나멜만이 필요하다. 이전의 그라운드 코트 에나멜에 의해 그라운드 코트 에나멜-접착층의 부적절한 형성을 야기하고 제2 그라운드 코트 도포 실행을 필요로 하거나 또는 심지어 에나멜층의 제거 또는 박리를 야기하는 강철 표면에 대한 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물의 정상적으로는 부적절하고 과도하게 얇은 도포조차도, 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물을 이용할 때 커버 코트 에나멜의 도포를 허용한다. 그라운드 코트 에나멜 조성물 그 자체가 충분량의 이산화규소를 제공하지 않는 경우조차, 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 층에서 불충분하거나 사용할 수 없게 되는데, 이 경우에 후속적으로 도포된 커버 코트 에나멜이 규산철 결정의 결정화 및 형성을 가능하게 하는 필요한 양의 SiO2를 제공하기 때문이다. 이미 위에서 언급한 바와 같이, 이 효과는 또한 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 층의 매우 유리한 자기-수선 메커니즘에 필수적이다.
Fe2O3의 Fe2+로의 환원 반응 및 금속 Fe0의 Fe2+로의 산화 및 또한 SiO2와의 추가적인 반응 및 규산철의 결정화는 화학적 접착을 용이하게 하는 발열 공정이다. Fe-O-Si-를 통한 매우 안정적이고 견고한 결합이 형성된다.
부수적으로 지금까지 사용된 접착 산화물의 금속 및 베이스 바디의 강철 기재의 전기음성도에 대해 차이가 없기 때문에, 또한 합금 형성의 의미에서 제어 가능하지 않은 추가적인 반응 및/또는 강철-에나멜 계면층 및/또는 접착층을 따라서 환원 반응이 있을 수 없다. 결정층이 완전히 형성되었을 때, 결정 형성 반응은 자동으로 중단된다. 접착 반응의 원동력은 결정층의 형성이다. 그 결과 그라운드 코트 에나멜은 접착 산화물을 이용하여 작용하는 선행기술에 따라 지금까지 알려진 그라운드 코트 에나멜보다 높은 소성 온도 및 긴 소성 시간에 대해 현저하게 더 저항성이다.
나아가 본 발명에 따른 그라운드 코트 에나멜 조성물의 추가적인 필수 이점은, 고형화된 규산철 결정이 강철 표면의 추가적인 반응을 방지하기 때문에, 그라운드 코트 에나멜에서 CO2 및 CO 기포 생성이 감소된다는 것이다.
따라서 본 발명의 이점은 다음과 같이 나타난다:
본 발명의 추가적인 실시형태는 종속항에서 나타난다.
본 발명은 도면에 기반하여 더욱 상세하게 설명되는 예시적인 실시형태를 참고하여 본 명세서에서 이후에 기재할 것이다. 도면에서:
도 1은 선행기술에 따른 통상적인 고도로 내식성인 물품을 통한 단면도를 나타내고; 그리고
도 2는 본 발명에 따라 생산된 고도로 내식성인 물품을 통한 단면도를 나타낸다.
도 1은 선행기술에 따른 통상적인 고도로 내식성인 물품을 통한 단면도를 나타내고; 그리고
도 2는 본 발명에 따라 생산된 고도로 내식성인 물품을 통한 단면도를 나타낸다.
다음의 설명에서, 동일한 참조 기호는 동일한 부분 및 동일하게 작용하는 부분에 대해 사용된다.
도 1은 통상적인 고도로 내식성인 물품(10)을 통한 단면도를 나타낸다. 물품(10)은 그라운드 코트 에나멜 층(30)이 도포된 강철 시트(20)로 이루어진다. 그라운드 코트 에나멜 층(30)은 강철-그라운드 코트 에나멜 접촉 구역(60)을 따라서 강철 시트(20)에 결합하며, 접촉 구역(60)을 따라서 그라운드 코트 에나멜 중에 용해된 산화철의 층이 형성되고, 이는 중질의 기포(50)가 가득한 유리질의 그라운드 코트 에나멜 층(30)에 의해 결합된다. 그라운드 코트 에나멜 층(30) 위로 복수의 유사한 기포-풍부 커버 코트 에나멜 층(40)이 배열된다.
도 2는 본 발명의 그라운드 코트 에나멜 조성물을 이용하여 본 발명에 따라 생산된 고도로 내식성인 물품(10)을 통한 단면도를 나타낸다. 따라서 본 발명에 따라 생산된 물품(10)은 그라운드 코트 에나멜 층(30)이 도포된 강철 시트(20)의 형태로 강철층을 포함한다. 그라운드 코트 에나멜 층(30)은 이의 일부에 대해, 강철-그라운드 코트 에나멜 접촉 구역(60)을 따라서, 전체 표면 위에 강철 시트(20)를 뒤덮고 가로 놓인 그라운드 코트 에나멜 층(30)으로부터 그리고 또한 추가로 위에 놓여있는 커버 코트 에나멜 층(40)으로부터의 효과에 대해 이를 차폐하는 결정층(35)을 갖는다. 결정층(35)은 철감람석 결정으로 이루어지며, 기포가 없다. 결정층(35)의 두께는 본질적으로 50 ㎛이다. 커버 코트 에나멜 층(40)에 결합하는 그라운드 코트 에나멜 층(30) 영역에서만 임의의 기포가 존재하며, 그라운드 코트 에나멜 층(30)은 그 외에 기포가 없다는 것을 도 2로부터 용이하게 알 수 있다. 추가적인 기포 형성은 일어나지 않으며; 대신에, 결정층(35)에 결합하는 그라운드 코트 에나멜 층의 영역은 또한 기포가 없다.
본 발명에 따른 유리 조성물에 대한 예시적인 제형을 아래의 표에 제공한다.
이 시점에서 단독으로 그리고 임의의 조합으로 취해진 위에 기재한 모든 부분, 특히 도면에 도시된 상세한 설명은 본 발명에 필수적인 것으로 특허청구된다는 것을 주목하여야 한다. 이의 변형은 당업자에게 익숙하다.
10
고도로 내식성인 물품(상세한 설명)
20 강철 시트
30 그라운드 코트 에나멜 층
35 결정층
40 커버 코트 에나멜 층
50 기포
60 강철-그라운드 코트 에나멜 접촉 구역
20 강철 시트
30 그라운드 코트 에나멜 층
35 결정층
40 커버 코트 에나멜 층
50 기포
60 강철-그라운드 코트 에나멜 접촉 구역
Claims (17)
- 기계적, 열적 및 화학적 효과에 대하여 고도로 내식성인 에나멜-기반 코팅의 생산을 위해 강철과 적어도 하나의 커버 코트 에나멜 사이에 접착 촉진제 층을 생성하기 위한 그라운드 코트(ground coat) 에나멜 조성물로서,
상기 그라운드 코트 에나멜 조성물은 다음의 표에 따른 중량비로 산화붕소(B2O3) 및 알칼리금속 산화물(들), 특히 Li2O, Na2O 및/또는 K2O
및, 제1 주요 구성성분으로서, 35중량% 내지 70중량% 범위의, 바람직하게는 40중량% 내지 65중량% 범위의 중량 백분율 비율로 SiO2, 및 제2 주요 구성성분으로서, 5중량% 내지 28중량% 범위의, 바람직하게는 7중량% 내지 23중량% 범위, 특히 바람직하게는 8중량% 내지 15중량% 범위의 중량 백분율 비율로 Fe2O3를 포함하는 것을 특징으로 하는, 그라운드 코트 에나멜 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 그라운드 코트 에나멜 조성물은 다음의 표에 따른 중량비로 Al2O3 및 알칼리토금속 산화물(들), 특히 산화칼슘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 그라운드 코트 에나멜 조성물:
.
- 제2항에 있어서,
상기 그라운드 코트 에나멜 조성물은, 상기 그라운드 코트 에나멜 조성물의 용융물의 유동성을 제어하기 위해, 다음의 표에 따른 중량비로 적어도 하나의 물질, 특히 ZnO, TiO2 및/또는 CaF2를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 그라운드 코트 에나멜 조성물:
.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 그라운드 코트 에나멜 조성물은 니켈, 코발트 및 망간의 산화물 원소가 본질적으로 없고, 또한 특히 희토류 원소가 본질적으로 없고, 특히 바람직하게는 코발트, 니켈, 망간, 텅스텐, 바나듐, 니오븀, 몰리브덴, 크로뮴, 안티모니, 비소, 비스무트, 아연, 주석, 납 및 탈륨 원소가 본질적으로 없는 것을 특징으로 하는, 그라운드 코트 에나멜 조성물. - 강철 시트(20) 상에 도포된 그라운드 코트 에나멜 층(30)으로서,
상기 그라운드 코트 에나멜 층(30)은 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 그라운드 코트 에나멜 코팅으로 생성된 것을 특징으로 하는, 그라운드 코트 에나멜 층. - 제5항에 있어서,
강철-그라운드 코트 에나멜 접촉 구역은 규산철을 포함하는 것을 특징으로 하는, 그라운드 코트 에나멜 층. - 제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 그라운드 코트 에나멜 층(30)이 0.05 ㎜ 내지 0.8 ㎜의 범위의, 바람직하게는 0.1 ㎜ 내지 0.4 ㎜의 범위의, 특히 바람직하게는 0.1 ㎜ 내지 0.3 ㎜의 범위의 층 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 그라운드 코트 에나멜 층. - 제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 규산철은 결정질, 특히 본질적으로는 철감람석 결정인 Fe2SiO4의 형태인 것을 특징으로 하는, 그라운드 코트 에나멜 층. - 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강철-그라운드 코트 에나멜 접촉 구역에서 상기 규산철은 특히 전체-표면의 결정층(35)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 그라운드 코트 에나멜 층. - 제9항에 있어서,
상기 결정층(35)의 층 두께는 10 ㎛ 내지 65 ㎛의 범위, 바람직하게는 15 ㎛ 내지 50 ㎛의 범위, 특히 바람직하게는 50 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 그라운드 코트 에나멜 층. - 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 그라운드 코트 에나멜 층(30), 특히 상기 결정층(35)은 본질적으로 기포가 없고, 특히 CO 및/또는 CO2가 없는 것을 특징으로 하는, 그라운드 코트 에나멜 층. - 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강철 시트(20)는, 특히 상기 강철-그라운드 코트 에나멜 접촉 구역에서, 0중량% 내지 0.5중량% 범위, 바람직하게는 0.01중량% 내지 0.45중량% 범위 및 특히 바람직하게는 0.08중량% 내지 0.3중량% 범위의 탄소 함량을 갖는 것을 특징으로 하는, 그라운드 코트 에나멜 층. - 강철 시트(20) 상에 도포된 제5항 내지 제12항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 그라운드 코트 에나멜 층(30) 및 상기 그라운드 코트 에나멜 층(30) 상에 도포된 적어도 하나의 커버 코트 에나멜 층(40)을 갖는, 기계적, 열적 및 화학적 효과에 대하여 고도로 내식성인 물품(10).
- 제13항에 있어서,
그라운드 코트 에나멜 층(30)과 상기 적어도 하나의 커버 코트 에나멜 층(40)의 총 층 두께는 0.5 ㎜ 내지 3 ㎜ 범위, 바람직하게는 0.8 ㎜ 내지 2.6 ㎜ 범위, 특히 바람직하게는 2.4 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 고도로 내식성인 물품. - 제5항 내지 제12항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 그라운드 코트 에나멜 층(30)을 생산하는 방법으로서,
다음의 단계들을 특징으로 하는, 방법:
i. 강철 시트(20)를 제공하는 단계;
ii. 선택적으로 표면에서 녹, 특히 들뜬 녹을 제거하는 단계;
iii. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 그라운드 코트 에나멜 조성물을 도포하는 단계;
iv. 890℃ 내지 950℃ 범위, 바람직하게는 900℃ 내지 940℃ 범위, 특히 바람직하게는 920℃ 내지 930℃ 범위의 온도에서, 20분 내지 80분 범위, 바람직하게는 25분 내지 70분 범위, 특히 바람직하게는 28분 내지 60분 범위의 기간에 걸쳐 상기 그라운드 코트 에나멜 조성물을 소성하는 단계. - 제13항 또는 제14항에 청구된 바와 같은 고도로 내식성인 물품(10)을 생산하는, 특히, 이미 사용된 고도로 내식성인 물품(10)을 새로 생산하거나 재생(reconditioning)하는, 방법으로서,
다음의 단계들을 특징으로 하는, 방법:
a) 강철 시트(20)로 제조된 새로운 물품 또는 특히, 손상된 그라운드 코트 에나멜 층(30) 및/또는 커버 코트 에나멜 층(40)을 갖는 이미 사용된 고도로 내식성인 물품(10)을 제공하는 단계;
b) 임의의 들뜬 접착물, 예를 들어, 녹, 및/또는 하나 이상의 초기의, 특히 결함있는 코팅을 실질적으로 제거하기 위해, 코팅될 물품의 표면을 적어도 하나의 연마재 물질로 특히 기계적으로, 예를 들어, 블라스팅에 의해 세정하는 단계;
c) 제15항에 따라 또는 이와 유사하게 코팅될 상기 세정된 강철 시트(20) 상에 그라운드 코트 에나멜 층(30)을 1회 생성하는 단계;
d) 그라운드 코트 에나멜 층(30) 상에 커버 코트 에나멜 층(40)이 후속적으로 형성되도록 커버 코트 에나멜 조성물 슬립을 도포하는 단계;
e) 커버 코트 에나멜 조성물 슬립을 건조시키는 단계;
f) 상기 그라운드 코트 에나멜 층(30) 및 상기 커버 코트 에나멜 조성물, 또는 정확히는 건조된 커버 코트 에나멜 조성물 슬립을 갖는 물품을 780℃ 내지 870℃ 범위, 바람직하게는 800℃ 내지 860℃ 범위, 특히 바람직하게는 800℃ 내지 840℃ 범위의 소성 온도로 가열하는 단계;
g) 6분 내지 125분의 범위, 바람직하게는 6.75분 내지 100분의 범위, 특히 바람직하게는 7.5분 내지 90분의 범위의 일정 기간 동안 소성 온도를 유지하여, 상기 커버 코트 에나멜 층(40)을 생성하는 단계;
h) 상기 물품을 제어된 방식으로 냉각시키는 단계;
i) 필요하다면, 앞서 언급한 커버 에나멜 층(40) 상에 추가적인 커버 코트 에나멜 층(40)이 후속적으로 형성되도록 커버 코트 에나멜 조성물 슬립을 반복적으로 도포하는 단계. - 제16항에 청구된 바와 같은 고도로 내식성인 물품(10)을 생산하기 위한 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 그라운드 코트 에나멜 조성물의 용도.
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