PL241828B1

PL241828B1 - Method of producing corrosion protection for steel components of agricultural machinery

Info

Publication number: PL241828B1
Application number: PL435147A
Authority: PL
Inventors: Jacek Piotr Mruk; Marcin Marek Wietrzyk; Tomasz Damian Kawiński
Original assignee: Expom Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2022-12-12
Also published as: PL435147A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania zabezpieczenia antykorozyjnego stalowych elementów maszyn rolniczych, poprzez naniesienie na stalowy element dwuwarstwowej powłoki, przy czym warstwę pierwszą nanosi się na powierzchnię stalowego elementu natomiast warstwę drugą nanosi się na warstwę pierwszą. Pierwszą kompozycję powłokotwórczą umieszcza się na nośniku o wielkości ziarna od 0,2 do 0,8 mm, tak, że stosunek masowy kompozycji powłokotwórczej względem nośnika mieści się w przedziale od 0,5: 100 do 5: 100, a następnie tak przygotowany nośnik stosuje się w ostatnim etapie procesu przygotowania powierzchni elementu stalowego przy użyciu urządzeń do obróbki strumieniowościernej o ciśnieniu co najmniej 6 MPa, przy czym czas obróbki strumieniowościernej dobiera się tak, aby grubość warstwy utworzonej na elemencie stalowym wynosiła od 1 do 4 µm. Kompozycję stanowiącą drugą warstwę powłoki nanosi się metodą natrysku elektrostatycznego na stalowy element pokryty pierwszą warstwą, przy czym grubość drugiej warstwy dobiera się tak, aby była nie większa niż 110 µm i jednocześnie aby wzajemny stosunek grubości warstw mieścił się w przedziale od 1: 25 do 1: 50. Następnie tak przygotowany element wygrzewa się w temperaturze w z zakresu od 150 do 210°C przez 5 - 15 minut.The subject of the application is a method of producing anti-corrosion protection for steel elements of agricultural machines by applying a two-layer coating to the steel element, where the first layer is applied to the surface of the steel element and the second layer is applied to the first layer. The first film-forming composition is placed on a carrier with a grain size of 0.2 to 0.8 mm, so that the mass ratio of the film-forming composition to the carrier is in the range of 0.5: 100 to 5: 100, and then the carrier prepared in this way is used is performed in the last stage of the process of preparing the surface of the steel element using abrasive blasting equipment with a pressure of at least 6 MPa, and the time of abrasive blasting is selected so that the thickness of the layer formed on the steel element is from 1 to 4 µm. The composition constituting the second layer of the coating is applied by electrostatic spraying to the steel element covered with the first layer, the thickness of the second layer being selected so that it is not greater than 110 µm and at the same time that the mutual ratio of the thickness of the layers is in the range of 1: 25 to 1 : 50. Then, the element prepared in this way is heated in a temperature ranging from 150 to 210°C for 5 - 15 minutes.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonania zabezpieczania antykorozyjnego stalowych elementów maszyn rolniczych, które stanowi powłoka składająca się z dwóch warstw, dedykowanego przede wszystkim jako zabezpieczenie narażonych na uszkodzenia mechaniczne podzespołów funkcjonujących w środowisku sprzyjającym korozji.The subject of the invention is a method of anti-corrosive protection of steel elements of agricultural machines, which is a coating consisting of two layers, dedicated primarily as protection of components exposed to mechanical damage, operating in an environment conducive to corrosion.

Podzespoły stalowe urządzeń, a zwłaszcza maszyn rolniczych często pracują w środowisku o charakterze silnie korozyjnym, co wynika między innymi z obecności szerokiej gamy środków chemicznych, w tym zanieczyszczeń, nawozów, pestycydów czy też ich produktów reakcji bądź rozkładu. Istotny jest przy tym fakt, że stalowe podzespoły w szczególności ruchome bądź stanowiące elementy urządzeń jezdnych, są dodatkowo narażone na działanie sił udarowych, tarcia oraz drgań, które mogą uszkodzić powłokę zabezpieczającą i w efekcie spowodować szybkie zużycie elementu w wyniku działania procesów korozyjnych. Zauważyć przy tym należy, że mechaniczne uszkodzenie powłoki jest statystycznie najczęstszą przyczyną korozji elementów maszyn rolniczych. Wskazanym jest zatem, aby powierzchnie stalowych elementów takich urządzeń były pokryte specjalistycznymi powłokami o wysokiej odporności na uszkodzenia mechaniczne, które zapewnią ich długotrwałą pracę w zróżnicowanych warunkach atmosferycznych w środowisku sprzyjającym korozji.Steel components of equipment, especially agricultural machinery, often work in a highly corrosive environment, which results, among others, from the presence of a wide range of chemicals, including pollutants, fertilizers, pesticides or their reaction or decomposition products. It is also important that steel components, in particular those that are mobile or are components of mobile devices, are additionally exposed to impact forces, friction and vibrations, which can damage the protective coating and, as a result, cause rapid wear of the element as a result of corrosion processes. It should be noted that mechanical damage to the coating is statistically the most common cause of corrosion of agricultural machinery components. It is therefore advisable that the surfaces of the steel elements of such devices are covered with special coatings with high resistance to mechanical damage, which will ensure their long-term operation in various weather conditions in an environment conducive to corrosion.

Ze stanu techniki, przykładowo z opisów patentowych US3821095A, US3245765A, znane są sposoby zabezpieczania powierzchni stalowych poprzez naniesienie metalicznej powłoki ochronnej np. cynkowej, stanowiącej skuteczną ochronę antykorozyjną. Powłoki te nanoszone są w skomplikowanym procesie elektrochemicznym przy wykorzystaniu znacznej ilości odczynników chemicznych, które po procesie wymagają oczyszczania bądź utylizacji. Innym sposobem nanoszenia tego typu powłoki znanym między innymi z polskiego opisu patentowego PL206899B1 jest cynkowanie ogniowe. Proces ten nie generuje odpadów, niemniej jednak wymaga dostarczenia znacznych ilości energii i jest relatywnie drogi.From the state of the art, for example from patent descriptions US3821095A, US3245765A, there are known methods of protecting steel surfaces by applying a metallic protective coating, e.g. zinc, which is an effective anti-corrosion protection. These coatings are applied in a complicated electrochemical process using a large amount of chemical reagents, which after the process require cleaning or disposal. Another method of applying this type of coating, known, among others, from the Polish patent description PL206899B1, is hot-dip galvanizing. This process does not generate waste, but it does require significant amounts of energy and is relatively expensive.

Wadą powłok metalicznych jest to, że są wrażliwe na uszkodzenia mechaniczne, w szczególności w wyniku działania sił udarowych. W stanie techniki, przykładowo w japońskim zgłoszeniu patentowym JP2011149452A oraz w chińskim zgłoszeniu patentowym CN105951024A, opisane są sposoby zabezpieczenia powłoki metalicznej poprzez nałożenie na nią warstwy polimerowej, która może stanowić skuteczną ochronę przed uszkodzeniami mechanicznymi. Istotną wadą takiego zabezpieczenia powierzchni stalowych jest wysoki koszt, związany z koniecznością przeprowadzenia dwóch odrębnych, przesuniętych w czasie procesów. Zauważyć przy tym należy, że każdy z tych procesów wymaga zastosowania innych, zwykle drogich linii powłokowania, a co za tym idzie ich eksploatacja dodatkowo zwiększa koszt uzyskania końcowego produktu.The disadvantage of metallic coatings is that they are sensitive to mechanical damage, in particular as a result of impact forces. In the state of the art, for example in the Japanese patent application JP2011149452A and the Chinese patent application CN105951024A, methods of protecting a metallic coating by applying a polymer layer on it, which can provide effective protection against mechanical damage, are described. A significant disadvantage of such protection of steel surfaces is the high cost associated with the need to carry out two separate, time-shifted processes. It should be noted that each of these processes requires the use of other, usually expensive, coating lines, and thus their operation additionally increases the cost of obtaining the final product.

Innym, znanym ze stanu techniki rozwiązaniem jest nanoszenie rozpuszczalnikowej kompozycji powłoki polimerowej bezpośrednio na oczyszczoną powierzchnię elementu stalowego, przy czym najskuteczniejsze w aspekcie ochrony antykorozyjnej są powłoki wielowarstwowe, najczęściej dwuwarstwowe. Rozwiązanie takie ujawniono między innymi w japońskim opisie patentowym JP2019122956, w którym wodorozcieńczalną, epoksydową kompozycję powłokotwórczą o właściwościach antykorozyjnych nakłada się na powierzchnię elementu metalowego. Kompozycja ta po odparowaniu rozpuszczalnika tworzy powłokę podkładową. Następnie na tak przygotowany element nanoszona jest warstwa nawierzchniowa zawierająca płatki szklane w ilości 3 do 25% masowych w stosunku do nielotnych składników farby, tak że grubość suchej powłoki wynosi co najmniej 100 μm. Powłoka ta cechuje się bardzo dobrymi właściwościami antykorozyjnymi nawet w środowisku silnie korozyjnym, niemniej jednak powłoki o tak dużej zawartości napełniaczy są zasadniczo mało odporne na zużycie mechaniczne w szczególności w wyniku działania sił udarowych, wibracji i tarcia. Powłoki rozpuszczalnikowe są też mało przyjazne dla środowiska jako, że w wyniku ich nakładania generowana jest często znaczna ilość lotnych związków organicznych. Zauważyć również należy, że przyjaźniejsze dla środowiska powłoki wodorozpuszczalne cechują się zwykle mniejszą skutecznością zabezpieczenia niż powłoki, w których zastosowany jest rozpuszczalnik organiczny.Another solution, known from the state of the art, is the application of a solvent-based polymer coating composition directly to the cleaned surface of a steel element, with multi-layer coatings, most often two-layer coatings being the most effective in terms of anti-corrosion protection. Such a solution has been disclosed, among others, in the Japanese patent description JP2019122956, in which a water-soluble, epoxy coating composition with anti-corrosion properties is applied to the surface of a metal element. After evaporation of the solvent, this composition forms a base coat. Then, a topcoat containing glass flakes in the amount of 3 to 25% by mass in relation to the non-volatile components of the paint is applied to the element prepared in this way, so that the thickness of the dry layer is at least 100 μm. This coating is characterized by very good anti-corrosion properties even in a strongly corrosive environment, however, coatings with such a high content of fillers are generally not very resistant to mechanical wear, in particular as a result of impact forces, vibrations and friction. Solvent-based coatings are also not very environmentally friendly as a significant amount of volatile organic compounds is often generated as a result of their application. It should also be noted that the more environmentally friendly water-soluble coatings are usually characterized by lower protection efficiency than coatings in which an organic solvent is used.

W stanie techniki, przykładowo w opisach patentowych RU2012143270, CN110105825A,In the state of the art, for example in patents RU2012143270, CN110105825A,

CN104629588A, ujawniono kompozycje powłokotwórcze cechujące się dobrą odpornością antykorozyjną oraz bardzo dobrymi właściwościami tribologicznymi tj. o znacznej odporności na ścieranie, niemniej jednak właściwości tych powłok wynikają z dużej zawartości politetrafluoroetylenu oraz napełniaczy mineralnych bądź też o charakterze poślizgowym. Rozwiązania takie są bardzo drogie, a powłoki o tak dużej zawartości napełniaczy są zasadniczo mało odporne na działanie sił udarowych i wibracji.CN104629588A, coating compositions characterized by good corrosion resistance and very good tribological properties, i.e. significant abrasion resistance, are disclosed, however, the properties of these coatings result from a high content of polytetrafluoroethylene and mineral fillers or of a sliding nature. Such solutions are very expensive, and coatings with such a high content of fillers are generally not very resistant to impact forces and vibrations.

PL 241 828 B1PL 241 828 B1

Powłoki o dużym napełnieniu, takie jak powłoka opisana w CN104629588A, najczęściej należą do grupy powłok rozpuszczalnikowych, a co za tym idzie nie są przyjazne środowisku.High-fill coatings, such as the coating described in CN104629588A, most often belong to the group of solvent-based coatings, and thus are not environmentally friendly.

Znanym ze stanu techniki rozwiązaniem jest nanoszenie na oczyszczoną powierzchnię elementu stalowego kompozycji polimerowej powłoki w postaci proszku, a następnie jej stopienie na elemencie docelowym. Są to rozwiązania bardziej przyjazne środowisku, jako że nie generują tak znacznych ilości lotnych związków organicznych.A solution known from the state of the art is to apply a polymer coating composition in the form of powder to the cleaned surface of a steel element, and then to melt it on the target element. These are more environmentally friendly solutions, as they do not generate such significant amounts of volatile organic compounds.

Przykładowo, z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US2016362559A1 znana jest kompozycja proszkowego materiału powłokowego zawierająca polifluorek winylidenu o temperaturze topnienia od 151 do 200°C i żywicę akrylową o temperaturze zeszklenia od 40 do 90°C, która jest zdolna do tworzenia błony powłokowej o doskonałej odporności na warunki atmosferyczne i przyczepności do podłoża. Żywice akrylowe są relatywnie kruche i nawet w przypadku nałożenia grubej warstwy cechują się względnie małą odpornością na działanie sił udarowych. Zauważyć przy tym należy, że większość stosowanych żywic, w tym żywice akrylowe, poliestrowe, czy też najdroższe epoksydowe mają tendencję do propagacji uszkodzeń w masie, czyli też na całej grubości, natomiast ich działanie oparte jest na izolacji przed czynnikami środowiskowymi, a co za tym idzie ich skuteczność zależy przede wszystkim od ich mechanicznej wytrzymałości.For example, US2016362559A1 discloses a powder coating material composition comprising polyvinylidene fluoride with a melting point of 151 to 200°C and an acrylic resin with a glass transition temperature of 40 to 90°C, which is capable of forming a coating film with excellent weather resistance. atmospheric conditions and adhesion to the substrate. Acrylic resins are relatively brittle and even when applied in a thick layer, they are characterized by relatively low resistance to impact forces. It should be noted that most of the resins used, including acrylic, polyester and the most expensive epoxy resins, tend to propagate damage in the mass, i.e. throughout the entire thickness, while their operation is based on insulation against environmental factors, and thus their effectiveness depends primarily on their mechanical strength.

Ze stanu techniki np. z japońskiego opisu patentowego JP2002180266A znane są proszkowe kompozycje powłokotwórcze o charakterze antykorozyjnym, zawierające 40 do 60% wag mieszaniny proszku cynkowego i aluminiowego oraz żywicę epoksydową lub żywicą poliestrową. Działanie antykorozyjne uzyskuje się zarówno dzięki efektowi izolacji jak i w wyniku reakcji elektrochemicznych przebiegających po uszkodzeniu powłoki. Zauważyć jednak należy, że reakcje elektrochemiczne nie stanowią trwałego zabezpieczenia, ze względu na zużycie reagentów, natomiast powłoki o tak dużym stopniu napełnienia są bardzo łatwe do uszkodzenia mechanicznego w szczególności podczas działania sił udarowych i wibracji.From the state of the art, e.g. from the Japanese patent description JP2002180266A, anticorrosive powder coating compositions are known, containing 40 to 60% by weight of a mixture of zinc and aluminum powder and epoxy resin or polyester resin. The anti-corrosion effect is obtained both thanks to the insulation effect and as a result of electrochemical reactions occurring after the coating is damaged. It should be noted, however, that electrochemical reactions do not provide permanent protection due to the consumption of reagents, while coatings with such a high degree of filling are very easy to be mechanically damaged, especially during impact forces and vibrations.

Z kolei w chińskim zgłoszeniu patentowym CN102977741A ujawniono wytrzymałą powłokę antykorozyjną zawierającą żywicę epoksydową oraz barwniki inhibitujące procesy korozji, między innymi z grupy molibdenianów chromianów, czy też fosforanów. Zastosowanie takich inhibitorów korozji powoduje, że nie ma konieczności stosowania znacznych ilości dodatków przez co powłoka może mieć dobre właściwości wytrzymałościowe. Powłokę uzyskuje się stosując relatywnie drogie żywice epoksydowe, ponadto związki molibdenu czy chromu zwykle są szkodliwe dla środowiska, a w bezpośrednim kontakcie często działają uczulająco na człowieka.In turn, the Chinese patent application CN102977741A discloses a durable anti-corrosion coating containing epoxy resin and dyes that inhibit corrosion processes, among others from the group of molybdates, chromates or phosphates. The use of such corrosion inhibitors means that there is no need to use significant amounts of additives, so that the coating can have good strength properties. The coating is obtained using relatively expensive epoxy resins, moreover, molybdenum or chromium compounds are usually harmful to the environment, and in direct contact they are often sensitizing to humans.

Ze stanu techniki znane są także sposoby przygotowania podłoża przed malowaniem proszkową farbą nawierzchniową, które korzystnie wpływają na właściwości powłoki, a tym samym finalne zabezpieczenie powierzchni stalowej.From the state of the art, there are also known methods of preparing the substrate before painting with a powder topcoat, which have a positive effect on the properties of the coating, and thus the final protection of the steel surface.

Przykładowo, z chińskiego zgłoszenia patentowego CN11760857A znany jest sposób przygotowania powierzchni stalowej zapewniający skuteczną ochronę antykorozyjną elementu pracującego w zmiennych warunkach temperaturowych. Proces obejmuje między innymi etapy: odtłuszczanie, wytrawianie kwasem, mycie alkaliczne, mycie wodą, natryskiwanie antykorozyjnej powłoki proszkowej przy użyciu elektrostatycznego urządzenia do rozpylania proszku i tworzenie jednolitej powłoki proszkowej oraz wygrzewanie. Proces zabezpieczenia powierzchni stalowej jest wieloetapowy i czasochłonny, przez co relatywnie bardzo drogi, ponadto nie przekłada się na odporność mechaniczną powłoki.For example, from the Chinese patent application CN11760857A there is known a method of preparing the steel surface ensuring effective anti-corrosion protection of an element operating in changing temperature conditions. The process includes, among others, the following steps: degreasing, acid pickling, alkaline washing, water washing, spraying an anti-corrosion powder coating using an electrostatic powder spray device and forming a uniform powder coating, and annealing. The process of protecting the steel surface is a multi-stage and time-consuming process, which makes it relatively very expensive, moreover, it does not translate into the mechanical resistance of the coating.

W stanie techniki, przykładowo w japońskich zgłoszeniach patentowych JP2013087312A i JP2019081162A, opisano sposoby zabezpieczenia powierzchni stalowych w trzech procesach. Proces A, w którym warstwa chemiczna jest formowana na powierzchni materiału metalowego poprzez obróbkę chemicznym środkiem konwersji, który zawiera jon metalu np. cyrkonu, tytanu lub hafnu, jon fluoru i określony polimer rozpuszczalny lub dyspergowalny w wodzie lub związek z aminowymi grupami funkcyjnymi. Jony fluoru służą do wytrawiania podłoża metalowego. Warstwa konwersyjna może być nakładana przez zanurzenie, walcowanie, natrysk, czy też malowanie. Proces B, w którym proszkowa kompozycja powłokowa, zawierająca żywicę poliestrową i określony β-hydroksyalkiloamidowy środek utwardzający, nakładana jest na chemiczną warstwę uzyskaną w procesie A. Proces C, w którym kompozycja powłoki proszkowej jest spiekana i utwardzana. Uzyskana powłoka ma doskonałą przyczepność do podłoża i cechuje się dobrą odpornością na słoną wodę oraz na uderzenie, niemniej jednak jej odporność na zużycie w wyniku ścierania jest ograniczona, ponadto podczas prowadzenia procesu istnieje konieczność uwzględnienia przerwy technologicznej pomiędzy procesem A i procesem B, co zwiększa koszty zabezpieczenia finalnego wyrobu.In the prior art, for example in Japanese patent applications JP2013087312A and JP2019081162A, methods of protecting steel surfaces in three processes are described. Process A in which a chemical layer is formed on the surface of a metal material by treatment with a chemical conversion agent that contains a metal ion, e.g. zirconium, titanium or hafnium, a fluorine ion and a specific water soluble or dispersible polymer or amine functional compound. Fluorine ions are used to etch the metal substrate. The conversion layer can be applied by dipping, rolling, spraying or painting. Process B in which a powder coating composition comprising a polyester resin and a specific β-hydroxyalkylamide curing agent is applied to a chemical layer obtained in Process A. Process C in which the powder coating composition is sintered and cured. The obtained coating has excellent adhesion to the substrate and is characterized by good resistance to salt water and impact, however, its resistance to wear due to abrasion is limited. protection of the final product.

PL 241 828 B1PL 241 828 B1

Z kolei w europejskim zgłoszeniu patentowym EP0209377A2 ujawniono skład i sposób wykonania powłokotwórczej kompozycji proszkowej, która zawiera składnik (A) zawierający karboksylową lub bezwodnikową grupę funkcyjną i składnik (B) zawierający hydroksylową grupę funkcyjną. Składniki (A) i (B) są w temperaturze do 50°C ciałami stałymi, a przynajmniej jeden z nich jest żywicą syntetyczną o temperaturze zeszklenia w zakresie od 0 do 120°C. Kompozycję przygotowuje się przez zmieszanie składników, wytłaczanie ich w temperaturze powyżej temperatury zeszklenia co najmniej jednego ze składników, ale poniżej temperatury topnienia, a następnie rozdrobnienie wytłoczyny. Kompozycję nakłada się na podłoża i ogrzewa w celu utwardzenia utworzonej warstwy powłoki. Uzyskane tak kompozycje powłokotwórcze w temperaturze 170°C tworzą twarde powłoki odporne na działanie rozpuszczalników i czynników atmosferycznych w tym UV, niemniej jednak ich odporność na działanie sił udarowych i wibracji jest ograniczona, ponadto sposób wytwarzania wieloskładnikowej kompozycji jest relatywnie trudny i wymaga bardzo dokładnej kontroli parametrów procesowych.On the other hand, the European patent application EP0209377A2 discloses the composition and method of making a film-forming powder composition which comprises a component (A) containing a carboxylic or anhydride functional group and a component (B) containing a hydroxyl functional group. Components (A) and (B) are solids up to 50°C, and at least one of them is a synthetic resin with a glass transition temperature in the range of 0 to 120°C. The composition is prepared by mixing the ingredients, extruding them at a temperature above the glass transition temperature of at least one of the ingredients but below the melting point, and then comminuting the extrudate. The composition is applied to the substrates and heated to cure the coating layer formed. The coating-forming compositions obtained in this way at the temperature of 170°C form hard coatings resistant to solvents and atmospheric factors, including UV, however, their resistance to impact forces and vibrations is limited, moreover, the method of producing a multi-component composition is relatively difficult and requires very precise control of parameters process.

Istnieje potrzeba opracowania alternatywnego sposobu wytwarzania przyjaznej dla środowiska, taniej, łatwej do implementacji przy użyciu typowego oprzyrządowania powłoki, która w szerokim zakresie temperatur będzie cechowała się dobrymi właściwościami tribologicznymi, antykorozyjnymi oraz mechanicznymi, w tym również dobrą odpornością na działanie sił udarowych i drgań, przeznaczonej do zabezpieczenia narażonych na uszkodzenia mechaniczne podzespołów stalowych funkcjonujących w środowisku sprzyjającym korozji.There is a need to develop an alternative method of producing an environmentally friendly, cheap, easy to implement coating with the use of typical equipment, which in a wide range of temperatures will be characterized by good tribological, anti-corrosion and mechanical properties, including good resistance to impact forces and vibrations, intended for to protect steel components exposed to mechanical damage, operating in an environment conducive to corrosion.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania zabezpieczenia antykorozyjnego stalowych elementów maszyn rolniczych, poprzez naniesienie na stalowy element dwuwarstwowej powłoki, przy czym warstwę pierwszą nanosi się na powierzchnię stalowego elementu, natomiast warstwę drugą nanosi się na warstwę pierwszą. Sposób charakteryzuje się następującymi cechami.The subject of the invention is a method of producing anti-corrosion protection for steel elements of agricultural machines by applying a two-layer coating to the steel element, where the first layer is applied to the surface of the steel element, and the second layer is applied to the first layer. The method is characterized by the following features.

Pierwszą warstwę powłoki składającą się z:The first coating layer consisting of:

- od 64 do 89,5 części wagowych imidazolinowych pochodnych kwasów tłuszczowych o gęstości co najwyżej 0,95 g/cm³ i temperaturze zapłonu nie mniejszej niż 230°C,- from 64 to 89.5 parts by weight of imidazoline derivatives of fatty acids with a density of not more than 0.95 g/cm ³ and a flash point of not less than 230°C,

- od 10 do 35 części wagowych mieszaniny kwasów karboksylowych składającej się z:- from 10 to 35 parts by weight of a mixture of carboxylic acids consisting of:

- ciekłych kwasów karboksylowych o długości łańcucha C16-C18 o temperaturze krzepnięcia nieprzekraczającej 10°C,- liquid carboxylic acids with a chain length of C16-C18 with a freezing point not exceeding 10°C,

- stałych, nasyconych kwasów karboksylowych o długości łańcucha nie mniejszej niż C12 zawierających jedną lub dwie karboksylowe grupy funkcyjne, których temperatura topnienia jest nie mniejsza niż 60°C, przy czym proporcje wagowe ciekłych kwasów karboksylowych do stałych, nasyconych kwasów karboksylowych wynoszą odpowiednio od 1:1 do 1:2,- solid, saturated carboxylic acids with a chain length of not less than C12 containing one or two carboxylic functional groups, the melting point of which is not less than 60°C, where the weight ratio of liquid carboxylic acids to solid, saturated carboxylic acids is respectively from 1: 1 to 1:2,

- od 0,5 do 1 części wagowych etoksylowanych alkoholi o długości łańcucha węglowego C12-C14, przygotowuje się w ten sposób, że:- from 0.5 to 1 part by weight of ethoxylated alcohols with a carbon chain length of C12-C14, prepared as follows:

- wytwarza się kompozycję powłokotwórczą następująco:- the film-forming composition is prepared as follows:

- w mieszalniku pierwszym umieszcza się kwasy karboksylowe o długości łańcucha C16-C18 i temperaturze krzepnięcia nieprzekraczającej 10°C, po czym uruchamia się mieszanie z prędkością obrotową w zakresie od 200 do 500 obr./min. i podgrzewa się je do temperatury pomiędzy 30 a 45°C,- in the first mixer, carboxylic acids with a chain length of C16-C18 and a congealing point not exceeding 10°C are placed, and then mixing is started at a rotational speed in the range of 200 to 500 rpm. and heated to a temperature between 30 and 45°C,

- następnie zmniejsza się prędkość obrotową mieszadła tak, aby mieściła się w zakresie od 100 do 150 obr./min. i w trzech równych porcjach dodaje się nasycone jednokarboksylowe lub dikarboksylowe kwasy o długości łańcucha nie mniejszej niż C12, przy czym odstęp pomiędzy poszczególnymi porcjami jest nie mniejszy niż 2 minuty, - natomiast po dodaniu ostatniej porcji proces mieszania kontynuuje się przez czas od 3 do 5 minut, po czym się dodaje etoksylowane alkohole,- then the rotational speed of the stirrer is reduced so that it is in the range from 100 to 150 rpm. and saturated monocarboxylic or dicarboxylic acids with a chain length of not less than C12 are added in three equal portions, with the interval between the individual portions not less than 2 minutes, - and after the addition of the last portion, the mixing process is continued for 3 to 5 minutes, followed by the addition of ethoxylated alcohols,

- po czym, po upływie co najmniej 1 minuty, zmniejsza się prędkość obrotową, tak aby nie przekraczała 100 obr./min. i w dwóch równych porcjach w odstępie od 3 do 5 minut dodaje się imidazolinowe pochodne kwasów tłuszczowych i kontynuuje się mieszanie przez co najmniej 5 minut.- after which, after at least 1 minute, the rotational speed is reduced so that it does not exceed 100 rpm. and the imidazoline fatty acid derivatives are added in two equal portions 3 to 5 minutes apart and mixing is continued for at least 5 minutes.

Uzyskaną kompozycję powłokotwórczą umieszcza się na nośniku o wielkości ziarna od 0,2 do 0,8 mm, tak, że stosunek masowy kompozycji powłokotwórczej względem nośnika mieści się w przedziale od 0,5:100 do 5:100, przy czym implementację prowadzi się następująco:The resulting film-forming composition is placed on a carrier having a grain size of 0.2 to 0.8 mm such that the weight ratio of film-forming composition to carrier is in the range of 0.5:100 to 5:100, and the implementation is carried out as follows :

PL 241 828 B1PL 241 828 B1

- w mieszalniku drugim wyposażonym w mieszadło, w którym przynamniej dwie dolne łopatki nachylone są do płaszczyzny mieszania pod kątem mniejszym niż 60°, umieszcza się nośnik w ilości 30-40% docelowej jego masy i uruchamia mieszadło z prędkością obrotową 20-60 obr./min.,- in the second mixer equipped with a stirrer, in which at least two lower blades are inclined to the mixing plane at an angle of less than 60°, the carrier is placed in the amount of 30-40% of its target mass and the stirrer is started at a rotational speed of 20-60 rpm minutes,

- po czym dodaje się całą objętość mieszaniny uzyskanej w mieszalniku pierwszym i kontynuuje mieszanie przez co najmniej 10 minut,- then the entire volume of the mixture obtained in the first mixer is added and mixing is continued for at least 10 minutes,

- po czym ustala się szybkość mieszania do zakresu od 60 do 100 obr./min. i dodaje pozostałą część masy nośnika i proces mieszania prowadzi się przez co najmniej co najmniej 15 minut.- after which the mixing speed is set to a range of 60 to 100 rpm. and adds the rest of the mass of carrier and the mixing process is carried out for at least at least 15 minutes.

Następnie tak przygotowany nośnik stosuje się w ostatnim etapie procesu przygotowania powierzchni elementu stalowego przy użyciu urządzeń do obróbki strumieniowościernej o ciśnieniu co najmniej 6 MPa, przy czym czas obróbki strumieniowościernej dobiera się tak, aby grubość warstwy utworzonej na elemencie stalowym wynosiła od 1 do 4 μm.Then, the carrier prepared in this way is used in the last stage of the process of surface preparation of the steel element using abrasive blasting equipment with a pressure of at least 6 MPa, while the time of abrasive blasting is selected so that the thickness of the layer formed on the steel element is from 1 to 4 μm.

Drugą warstwę o twardości od 75 do 90 wg ISO 2815:2003 składającą się z produktów reakcji mieszaniny zawierającej:The second layer with a hardness of 75 to 90 according to ISO 2815:2003 consisting of reaction products of a mixture containing:

- od 93,3 do 98,8 części wagowych żywicy poliestrowej o temperaturze topnienia co najmniej 150°C,- from 93.3 to 98.8 parts by weight of a polyester resin with a melting point of at least 150°C,

- od 0,5 do 3 części wagowych poli(tetrafluoroetylenu) (PTFE) w postaci sferycznej o wielkości ziarna w przedziale od 3 do 20 μm i twardości co najmniej 58 w skali Shore’a D,- from 0.5 to 3 parts by weight of poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) in spherical form with a grain size in the range from 3 to 20 μm and a hardness of at least 58 Shore D,

- od 0,1 do 0,2 części wagowych roztworu nadtlenku organicznego, w którym proporcja wagowa rozpuszczalnika do substancji aktywnej wynosi od 2:1 do 1:1,- from 0.1 to 0.2 parts by weight of an organic peroxide solution in which the weight ratio of solvent to active substance is from 2:1 to 1:1,

- od 0,5 do 3 części wagowych dikarboksylowych kwasów organicznych, których temperatura topnienia jest nie mniejsza niż 120°C,- from 0.5 to 3 parts by weight of dicarboxylic organic acids, the melting point of which is not less than 120°C,

- od 0,1 do 0,5 części wagowych glikolu polietylenowego o średniej masie cząsteczkowej w zakresie od 350 do 1000, przygotowuje się w ten sposób, że:- from 0.1 to 0.5 parts by weight of polyethylene glycol with an average molecular weight in the range from 350 to 1000, prepared as follows:

- w mieszalniku trzecim umieszcza się dikarboksylowe kwasy organiczne i uruchamia się mieszadło z prędkością obrotową nie większą niż 50 obr./min,- in the third mixer, dicarboxylic organic acids are placed and the stirrer is started with a rotational speed of not more than 50 rpm,

- następnie wykonuje się mieszaninę glikolu polietylenowego oraz roztworu nadtlenku organicznego i dodaje się ją do mieszalnika trzeciego kontynuując proces mieszania przez czas od 1 do 3 minut, a po tym czasie zwiększa się prędkość obrotową mieszadła tak aby wynosiła od 80 do 120 obr./min kontynuując mieszanie przez kolejne od 1 do 3 minut- then, a mixture of polyethylene glycol and an organic peroxide solution is made and added to the third mixer, continuing the mixing process for 1 to 3 minutes, and after that time, the rotational speed of the mixer is increased so that it is from 80 to 120 rpm, continuing stirring for another 1 to 3 minutes

- po tym czasie do uzyskanej mieszaniny dodaje się proszek poli(tetrafluoroetylenu) (PTFE i 3 do 5 części wagowych żywicy poliestrowej i prowadzi proces mieszania jeszcze przez 2-5 minut- after this time, poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) powder and 3 to 5 parts by weight of polyester resin are added to the resulting mixture and the mixing process continues for 2-5 minutes

- następnie uzyskaną mieszaninę poddaje się procesowi mielenia przy użyciu młyna wieloostrowego z prędkością 500 do 2500 obr./min. przez czas od 0,5 do 3 minut, tak aby nie przekroczyć temperatury 50°C, i przenosi się zmieloną mieszaninę do mieszalnika czwartego,- then the resulting mixture is subjected to a grinding process using a multi-blade mill at a speed of 500 to 2500 rpm. for 0.5 to 3 minutes so as not to exceed the temperature of 50°C, and transfer the ground mixture to the fourth mixer,

- po czym do mieszalnika czwartego dodaje się pozostałą część żywicy poliestrowej i prowadzi się proces mieszania przez co najmniej 15 minut z prędkością mieszadła nie większą niż 80 obr./min,- then the remaining part of the polyester resin is added to the fourth mixer and the mixing process is carried out for at least 15 minutes with the stirrer speed not exceeding 80 rpm,

Uzyskaną kompozycję nanosi się metodą natrysku elektrostatycznego na stalowy element pokryty pierwszą warstwą, przy czym grubość drugiej warstwy dobiera się tak, aby była nie większa niż 110 μm i jednocześnie aby wzajemny stosunek grubości warstw mieścił się w przedziale od 1:25 do 1:50.The obtained composition is applied by electrostatic spraying to a steel element covered with the first layer, the thickness of the second layer being selected so that it is not greater than 110 μm and at the same time that the mutual ratio of the thickness of the layers is in the range of 1:25 to 1:50.

Następnie tak przygotowany element wygrzewa się w temperaturze w z zakresu od 150 do 210°C przez 5-15 minut.Then, the element prepared in this way is heated at a temperature ranging from 150 to 210°C for 5-15 minutes.

Korzystnie, stosuje się nośnik, który ma kształt sferyczny.Preferably, a carrier is used which is spherical in shape.

Korzystnie, jako nośnik stosuje się materiał o gładkiej powierzchni, w szczególności szkło lub polimer.Preferably, a material with a smooth surface, in particular glass or a polymer, is used as the carrier.

Korzystnie, warstwę pierwszą nanosi się w procesie szkiełkowania.Preferably, the first layer is applied by a glass-blasting process.

Nieoczekiwanie okazało się, że sposób według wynalazku umożliwia naniesienie powłoki zabezpieczającej składającej się z dwóch warstw, przy czym warstwa pierwsza o grubości od 1 do 4 μmSurprisingly, it turned out that the method according to the invention makes it possible to apply a protective coating consisting of two layers, the first layer having a thickness of 1 to 4 μm

PL 241 828 B1 naniesiona bezpośrednio na powierzchnię elementu stalowego zawiera imidazolinowe pochodne kwasów tłuszczowych, etoksylowane alkohole o długości łańcucha węglowego C12-C14 oraz mieszaninę nasyconych i nienasyconych kwasów karboksylowych w ustalonej proporcji, natomiast warstwa druga o odpowiedniej twardości i grubości proporcjonalnej do warstwy pierwszej lecz nie większej niż 110 μm naniesiona na warstwę pierwszą składa się z produktów reakcji mieszaniny zawierającej żywicę poliestrową, roztwór nadtlenku organicznego, dikarboksylowe kwasy organiczne, glikol polietylenowy i politetrafluoroetylen o odpowiedniej granulacji i twardości co najmniej 58 w skali Shore’a D, która to powłoka cechuje się dobrymi właściwościami mechanicznymi, tribologicznymi, antykorozyjnymi i jednocześnie zwiększoną odpornością na działanie sił udarowych, przez co może być skutecznie stosowana do zabezpieczania stalowych elementów zwłaszcza maszyn rolniczych funkcjonujących w środowisku sprzyjającym korozji i narażonych na uszkodzenia mechaniczne.PL 241 828 B1, applied directly to the surface of a steel element, contains imidazoline derivatives of fatty acids, ethoxylated alcohols with a carbon chain length of C12-C14 and a mixture of saturated and unsaturated carboxylic acids in a fixed proportion, while the second layer of appropriate hardness and thickness is proportional to the first layer, but not greater than 110 μm applied to the first layer consists of reaction products of a mixture containing polyester resin, organic peroxide solution, organic dicarboxylic acids, polyethylene glycol and polytetrafluoroethylene with appropriate granulation and a hardness of at least 58 Shore D, which coating is characterized by good mechanical, tribological, anti-corrosion properties and, at the same time, increased resistance to impact forces, thanks to which it can be effectively used to protect steel elements, especially agricultural machines operating in an environment favorable corrosion and exposed to mechanical damage.

Sposób wytwarzania systemu powłok według wynalazku umożliwia łatwą i szybką implementację warstw powłoki przy użyciu typowych urządzeń stosowanych w procesie przygotowania powierzchni i malowania proszkowego bez konieczności wprowadzania dodatkowych czasochłonnych etapów, w tym także kondycjonowania pomiędzy nakładaniem poszczególnych warstw zabezpieczenia. Specyficznie dobrany skład powłoki wytworzonej w procesie według wynalazku umożliwia uzyskanie dobrych właściwości zabezpieczających, a ponadto nie zawiera uciążliwych dla środowiska związków cyny, cynku, ołowiu czy też kompleksów metali przejściowych. Powłoka otrzymana sposobem według wynalazku cechuje się dobrymi właściwościami tribologicznymi, antykorozyjnymi oraz mechanicznymi, w tym również dobrą odpornością na działanie sił udarowych i drgań w szerokim zakresie temperatur, a jej zastosowanie umożliwia wydłużenie czasu cyklu życia stalowych podzespołów zwłaszcza maszyn rolniczych funkcjonujących w środowisku sprzyjającym korozji i narażonych na uszkodzenia mechaniczne.The method of producing the coating system according to the invention enables easy and quick implementation of coating layers using typical devices used in the surface preparation and powder coating process without the need to introduce additional time-consuming steps, including conditioning between the application of individual layers of protection. The specially selected composition of the coating produced in the process according to the invention enables obtaining good protective properties, and moreover, it does not contain any environmentally harmful compounds of tin, zinc, lead or transition metal complexes. The coating obtained by the method according to the invention is characterized by good tribological, anti-corrosion and mechanical properties, including good resistance to impact forces and vibrations in a wide range of temperatures, and its application makes it possible to extend the life cycle of steel components, especially agricultural machines operating in an environment favorable to corrosion and exposed to mechanical damage.

Przykłady wykonaniaExemplary embodiments

P r z y k ł a d 1Example 1

Zabezpieczenie antykorozyjne stalowych elementów maszyn rolniczych wykonano tak, że na stalowy element naniesiono dwuwarstwową powłokę. Warstwa pierwsza powłoki zawierała następujące składniki:Anti-corrosion protection of steel elements of agricultural machines was made in such a way that a two-layer coating was applied to the steel element. The first layer of the coating contained the following components:

- 75 części wagowych imidazolinowych pochodnych kwasów tłuszczowych o gęstości- 75 parts by weight of imidazoline fatty acid derivatives with a density

0,92 g/cm³ i temperaturze zapłonu 255°C,0.92 g/cm ³ and flash point 255°C,

- 24 części wagowe mieszaniny kwasów karboksylowych składającej się z:- 24 parts by weight of a mixture of carboxylic acids consisting of:

- mieszaniny kwasów karboksylowych o długości łańcucha C16-C18 o temperaturze krzepnięcia 6°C,- mixtures of carboxylic acids with a chain length of C16-C18 with a freezing point of 6°C,

- kwasu stearynowego o temperaturze topnienia 69°C,- stearic acid with a melting point of 69°C,

- przy czym proporcje wagowe mieszaniny ciekłych kwasów karboksylowych do kwasu stearynowego wynoszą odpowiednio 1:1,- the weight ratio of the mixture of liquid carboxylic acids to stearic acid is 1:1, respectively,

- 1 część wagową etoksylowanych alkoholi o długości łańcucha węglowego C12-C14 (w po- staci produktu handlowego Rokanol LK2 (PCC EXOL SA)).- 1 part by weight of ethoxylated alcohols with a carbon chain length of C12-C14 (in the form of the commercial product Rokanol LK2 (PCC EXOL SA)).

Kompozycję warstwy pierwszej przygotowano następujący sposób::The composition of the first layer was prepared as follows:

- w mieszalniku pierwszym umieszczono kwasy karboksylowe o długości łańcucha C16-C18 i temperaturze krzepnięcia 6°C, po czym uruchomiono mieszanie z prędkością obrotową w zakresie od 250 obr./min. i podgrzano je do temperatury 35°C,- in the first mixer, carboxylic acids with a chain length of C16-C18 and a congealing point of 6°C were placed, and then stirring was started with a rotational speed in the range of 250 rpm. and heated to 35°C,

- następnie zmniejszono prędkość obrotową mieszadła do 100 obr./min. i w trzech równych porcjach dodano kwas stearynowy, przy czym odstęp pomiędzy poszczególnymi porcjami wynosił 2 minuty,- then the rotational speed of the stirrer was reduced to 100 rpm. and stearic acid was added in three equal portions, with the interval between individual portions being 2 minutes,

- natomiast po dodaniu ostatniej porcji proces mieszania kontynuowano przez czas 3 minuty, po czym dodano etoksylowane alkohole,- while after adding the last portion, the mixing process was continued for 3 minutes, after which ethoxylated alcohols were added,

- po upływie 2 minut, zmniejszono prędkość obrotową do 50 obr./min. i w dwóch równych porcjach w odstępie 3 minut dodano imidazolinowe pochodne kwasów tłuszczowych i kontynuowano mieszanie przez 5 minut.- after 2 minutes, the rotational speed was reduced to 50 rpm. and the imidazoline fatty acid derivatives were added in two equal portions 3 minutes apart and stirring was continued for 5 minutes.

Uzyskaną tak kompozycję powłokotwórczą umieszczono na nośniku (elektrokorund) o wielkości ziarna 0,4 mm, tak, że stosunek masowy kompozycji powłokotwórczej względem nośnika wynosi 2:100, przy czym implementację prowadzono następująco:The thus obtained film-forming composition was placed on a carrier (alumina) with a grain size of 0.4 mm, so that the mass ratio of the film-forming composition to the carrier was 2:100, and the implementation was carried out as follows:

- w mieszalniku drugim wyposażonym w mieszadło, w którym dwie dolne łopatki nachylone są do płaszczyzny mieszania pod kątem 30°, umieszczono nośnik w ilości 30% docelowej jego masy i uruchomiono mieszadło z prędkością obrotową 30 obr./min.,- in the second mixer equipped with a stirrer, in which the two lower blades are inclined to the mixing plane at an angle of 30°, the carrier was placed in the amount of 30% of its target mass and the stirrer was started with a rotational speed of 30 rpm,

PL 241 828 B1PL 241 828 B1

- po czym dodano całą objętość mieszaniny uzyskanej w mieszalniku pierwszym i kontynuowano mieszanie przez 10 minut,- then the entire volume of the mixture obtained in the first mixer was added and mixing was continued for 10 minutes,

- po czym ustalono szybkość mieszania na 60 obr./min. i dodano pozostałą część masy nośnika i proces mieszania prowadzono przez 15 minut,- after which the stirring speed was set to 60 rpm. and the rest of the carrier mass was added and the mixing process was carried out for 15 minutes,

Przygotowany nośnik stosowano w ostatnim etapie procesu przygotowani a powierzchni elementu stalowego przy użyciu urządzeń do obróbki strumieniowościernej o 8 MPa, przy czym czas obróbki strumieniowościernej wynosił 12 minut, a grubość warstwy utworzonej na elemencie stalowym wynosiła 2 μm.The prepared carrier was used in the last stage of the process of preparing the surface of the steel element using equipment for abrasive blasting of 8 MPa, the time of abrasive blasting was 12 minutes, and the thickness of the layer formed on the steel element was 2 μm.

Warstwa druga powłoki o twardości 80 wg ISO 2815:2003, składała się z produktów reakcji mieszaniny zawierającej:The second layer of the coating with a hardness of 80 according to ISO 2815:2003 consisted of reaction products of a mixture containing:

- 98 części wagowych żywicy poliestrowej o temperaturze topnienia 150°C,- 98 parts by weight of a polyester resin with a melting point of 150°C,

- 1,2 część wagową PTFE w postaci sferycznej o wielkości ziarna 4 μm i twardości 58 w skali- 1.2 parts by weight of spherical PTFE with a grain size of 4 μm and a hardness of 58 on the scale

Shore’a D,Shore D,

- 0,2 części wagowych roztworu nadtlenku dikumylu (DCP), w którym proporcja wagowa roz- puszczalnika (acetonu) do substancji aktywnej wynosi 2:1,- 0.2 parts by weight of dicumyl peroxide (DCP) solution, in which the weight ratio of solvent (acetone) to active substance is 2:1,

- 0,5 części wagowych kwasu sebacynowego o temperaturze topnienia 132°C,- 0.5 parts by weight of sebacic acid with a melting point of 132°C,

- 0,1 części wagowe glikolu polietylenowego o średniej masie cząsteczkowej 400.- 0.1 parts by weight of polyethylene glycol with an average molecular weight of 400.

Kompozycję powłokotwórczą na warstwę drugą przygotowano następująco:The film-forming composition for the second layer was prepared as follows:

- w mieszalniku trzecim umieszczono dikarboksylowe kwasy organiczne i uruchomiono mieszadło z prędkością obrotową 25 obr./min,- dicarboxylic organic acids were placed in the third mixer and the stirrer was started at a rotational speed of 25 rpm,

- następnie wykonano mieszaninę glikolu polietylenowego oraz roztworu nadtlenku organicznego i dodano ją do mieszalnika trzeciego kontynuując proces mieszania przez 2 minuty, a po tym czasie zwiększono prędkość obrotową mieszadła do 85 obr./min kontynuując mieszanie przez kolejne 2 minuty,- then a mixture of polyethylene glycol and an organic peroxide solution was made and added to the third mixer, continuing the mixing process for 2 minutes, and after that time, the rotational speed of the mixer was increased to 85 rpm, continuing mixing for another 2 minutes,

- po tym czasie do uzyskanej mieszaniny dodano proszek poli(tetrafluoroetylenu) oraz 5 części wagowych żywicy poliestrowej i prowadzi proces mieszania jeszcze przez 3 minuty,- after this time, poly(tetrafluoroethylene) powder and 5 parts by weight of polyester resin were added to the resulting mixture and the mixing process was carried out for another 3 minutes,

- następnie uzyskaną mieszaninę mielono przy użyciu młyna wieloostrowego z prędkością 2000 obr./min. przez czas 1 minutę, a temperatura maksymalna wynosiła 38°C, i zmieloną mieszaninę przeniesiono do mieszalnika czwartego,- then the resulting mixture was ground using a multi-blade mill at a speed of 2000 rpm. for 1 minute, and the maximum temperature was 38°C, and the milled mixture was transferred to the fourth mixer,

- po czym do mieszalnika czwartego dodano pozostałą część żywicy poliestrowej i prowadzono proces mieszania przez 15 minut z prędkością mieszadła 50 obr./min.- then the remaining part of the polyester resin was added to the fourth mixer and the mixing process was carried out for 15 minutes at the stirrer speed of 50 rpm.

Uzyskaną kompozycję naniesiono metodą natrysku elektrostatycznego na stalowy element pokryty pierwszą warstwą, przy czym grubość drugiej warstwy dobrano tak, aby wzajemny stosunek grubości warstw wynosił 1:50. Grubość drugiej warstwy wynosiła 100 μm. Przygotowany w ten sposób element wygrzewano w temperaturze 180°C przez 9 minut.The resulting composition was applied by electrostatic spraying to a steel element covered with the first layer, and the thickness of the second layer was selected so that the mutual ratio of the thickness of the layers was 1:50. The thickness of the second layer was 100 μm. The element prepared in this way was heated at 180°C for 9 minutes.

Powłokę nanosi się w łatwy sposób przy użyciu typowych urządzeń stosowanych w procesie przygotowania powierzchni i malowania proszkowego bez konieczności wprowadzania dodatkowych czasochłonnych etapów, w tym także kondycjonowania pomiędzy nakładaniem poszczególnych warstw zabezpieczenia.The coating is easily applied using typical equipment used in the surface preparation and powder coating process without the need for additional time-consuming steps, including conditioning between the application of individual layers of protection.

Uzyskana powłoka ma dobre właściwości zabezpieczające oraz cechuje się dobrą odpornością na warunki atmosferyczne, dobrymi właściwościami tribologicznymi, antykorozyjnymi i mechanicznymi, a jej skład ma charakter prośrodowiskowy.The obtained coating has good protective properties and is characterized by good resistance to weather conditions, good tribological, anti-corrosion and mechanical properties, and its composition is pro-environmental.

Odporność na uderzenie wg. PN-EN ISO 6272-2:2011 - średnia wysokość spadku powodująca uszkodzenie powłoki 32 cm.Impact resistance acc. PN-EN ISO 6272-2:2011 - average drop height causing damage to the coating 32 cm.

Odporność na zginanie wg. PN-EN ISO 6860:2006 - średnia długość na której występuje spękanie 6 mm.Bending strength acc. PN-EN ISO 6860:2006 - average crack length 6 mm.

Odporność na ścieranie wg. PN-76/C-81516 wynosi 2,3 kg/μm.Abrasion resistance acc. PN-76/C-81516 is 2.3 kg/μm.

P r z y k ł a d 2Example 2

0,92 g/cm³ i temperaturze zapłonu 255°C,0.92 g/cm ³ and flash point 255°C,

PL 241 828 B1PL 241 828 B1

o mieszaniny kwasów karboksylowych o długości łańcucha C16-C18 o temperaturze krzepnięcia 6°C, o kwasu stearynowego o temperaturze topnienia 69°C, o przy czym proporcje wagowe mieszaniny ciekłych kwasów karboksylowych do kwasu stearynowego wynoszą odpowiednio 1:1,o mixtures of carboxylic acids with a chain length of C16-C18 with a congealing point of 6°C, o stearic acid with a melting point of 69°C, where the weight ratio of the mixture of liquid carboxylic acids to stearic acid is 1:1, respectively,

- 1 część wagową etoksylowanych alkoholi o długości łańcucha węglowego C12-C14, (w po- staci produktu handlowego Rokanol LK2 (PCC EXOL SA)).- 1 part by weight of ethoxylated alcohols with a carbon chain length of C12-C14 (in the form of the commercial product Rokanol LK2 (PCC EXOL SA)).

Kompozycję warstwy pierwszej przygotowano następujący sposób:The composition of the first layer was prepared as follows:

- w mieszalniku pierwszym umieszczono kwasy karboksylowe o długości łańcucha C16-C18 i temperaturze krzepnięcia 6°C, po czym uruchomiono mieszanie z prędkością obrotową w zakresie od 400 obr./min. i podgrzano je do temperatury 40°C,- in the first mixer, carboxylic acids with a chain length of C16-C18 and a congealing point of 6°C were placed, and then stirring was started with a rotational speed in the range of 400 rpm. and heated to 40°C,

- następnie zmniejszono prędkość obrotową mieszadła do 150 obr./min. i w trzech równych porcjach dodano kwas stearynowy, przy czym odstęp pomiędzy poszczególnymi porcjami wynosił 3 minuty,- then the rotational speed of the stirrer was reduced to 150 rpm. and stearic acid was added in three equal portions, with the interval between individual portions being 3 minutes,

- natomiast po dodaniu ostatniej porcji proces mieszania kontynuowano przez czas 5 minut, po czym dodano etoksylowane alkohole,- while after adding the last portion, the mixing process was continued for 5 minutes, after which ethoxylated alcohols were added,

- po upływie 1 minuty, zmniejszono prędkość obrotową do 75 obr./min. i w dwóch równych porcjach w odstępie 5 minut dodano imidazolinowe pochodne kwasów tłuszczowych i kontynuowano mieszanie przez 6 minut.- after 1 minute, the rotational speed was reduced to 75 rpm. and the imidazoline fatty acid derivatives were added in two equal portions 5 minutes apart and stirring was continued for 6 minutes.

Uzyskaną tak kompozycję powłokotwórczą umieszczono na nośniku (szkiełka) o wielkości ziarna 0,8 mm, tak, że stosunek masowy kompozycji powłokotwórczej względem nośnika wynosi 4:100, przy czym implementację prowadzono następująco:The thus obtained film-forming composition was placed on a carrier (slides) with a grain size of 0.8 mm, so that the weight ratio of the film-forming composition to the carrier was 4:100, and the implementation was carried out as follows:

- w mieszalniku drugim wyposażonym w mieszadło, w którym przynamniej dwie dolne łopatki nachylone są do płaszczyzny mieszania pod kątem 45°, umieszczono nośnik w ilości 40% docelowej jego masy i uruchomiono mieszadło z prędkością obrotową 50 obr./min.,- in the second mixer equipped with a stirrer, in which at least two lower blades are inclined to the mixing plane at an angle of 45°, carrier was placed in the amount of 40% of its target weight and the stirrer was started with a rotational speed of 50 rpm,

- po czym dodano całą objętość mieszaniny uzyskanej w mieszalniku pierwszym i kontynuowano mieszanie przez 12 minut,- then the entire volume of the mixture obtained in the first mixer was added and mixing was continued for 12 minutes,

- po czym ustalono szybkość mieszania na 80 obr./min. i dodano pozostałą część masy nośnika i proces mieszania prowadzono przez 20 minut.- then the stirring speed was set to 80 rpm. and the rest of the carrier mass was added and the mixing process was carried out for 20 minutes.

Przygotowany nośnik stosowano w ostatnim etapie procesu przygotowania powierzchni elementu stalowego przy użyciu urządzeń do obróbki strumieniowościernej o 10 MPa, przy czym czas obróbki strumieniowościernej wynosił 10 minut, a grubość warstwy utworzonej na elemencie stalowym wynosiła 2 μm.The prepared carrier was used in the last stage of the surface preparation of the steel element using equipment for abrasive blasting of 10 MPa, the time of abrasive blasting was 10 minutes, and the thickness of the layer formed on the steel element was 2 μm.

- 1,2 część wagową PTFE w postaci sferycznej o wielkości ziarna 4 μm i twardości 58 w skali- 1.2 parts by weight of PTFE in a spherical form with a grain size of 4 μm and a hardness of 58 on the scale

Shore’a D,Shore D,

- w mieszalniku trzecim umieszczono dikarboksylowe kwasy organiczne i uruchomiono mieszadło z prędkością obrotową 45 obr./min,- dicarboxylic organic acids were placed in the third mixer and the stirrer was started at a rotational speed of 45 rpm,

- następnie wykonano mieszaninę glikolu polietylenowego oraz roztworu nadtlenku organicznego i dodano ją do mieszalnika trzeciego kontynuując proces mieszania przez 1 minutę, a po tym czasie zwiększono prędkość obrotową mieszadła do 105 obr./min kontynuując mieszanie przez kolejne 3 minuty,- then a mixture of polyethylene glycol and an organic peroxide solution was prepared and added to the third mixer, continuing the mixing process for 1 minute, and after that time, the rotational speed of the mixer was increased to 105 rpm, continuing mixing for another 3 minutes,

- po tym czasie do uzyskanej mieszaniny dodano proszek poli(tetrafluoroetylenu) oraz 5 części wagowych żywicy poliestrowej i prowadzi proces mieszania jeszcze przez 2 minuty,- after this time, poly(tetrafluoroethylene) powder and 5 parts by weight of polyester resin were added to the resulting mixture and the mixing process was carried out for another 2 minutes,

- następnie uzyskaną mieszaninę mielono przy użyciu młyna wieloostrowego z prędkością 1000 obr./min. przez czas 2 minutę, a temperatura maksymalna wynosiła 36°C, i zmieloną mieszaninę przeniesiono do mieszalnika czwartego,- then the resulting mixture was ground using a multi-blade mill at a speed of 1000 rpm. for 2 minutes, and the maximum temperature was 36°C, and the milled mixture was transferred to the fourth mixer,

PL 241 828 B1PL 241 828 B1

- po czym do mieszalnika czwartego dodano pozostałą część żywicy poliestrowej i prowadzono proces mieszania przez 17 minut z prędkością mieszadła 30 obr./min.- then the remaining part of the polyester resin was added to the fourth mixer and the mixing process was carried out for 17 minutes at the stirrer speed of 30 rpm.

Uzyskaną kompozycję naniesiono metodą natrysku elektrostatycznego na stalowy element pokryty pierwszą warstwą, przy czym grubość drugiej warstwy dobrano tak, aby wzajemny stosunek grubości warstw wynosił 1:40. Grubość drugiej warstwy wynosiła 80 pm. Przygotowany w ten sposób element wygrzewano w temperaturze 210°C przez 7 minut.The resulting composition was applied by electrostatic spraying to a steel element covered with the first layer, and the thickness of the second layer was selected so that the mutual ratio of the thickness of the layers was 1:40. The thickness of the second layer was 80 µm. The element prepared in this way was heated at 210°C for 7 minutes.

Powłokę nanosi się w łatwy sposób przy użyciu typowych urządzeń stosowanych w procesie przygotowania powierzchni i malowania proszkowego bez konieczności wprowadzania dodatkowych czasochłonnych etapów, w tym także kondycjonowania pomiędzy nakładaniem poszczególnych warstw zabezpieczenia. Uzyskana powłoka ma dobre właściwości zabezpieczające oraz cechuje się dobrą odpornością na warunki atmosferyczne, dobrymi właściwościami tribologicznymi, antykorozyjnymi i mechanicznymi, a jej skład ma charakter prośrodowiskowy.The coating is easily applied using typical equipment used in the surface preparation and powder coating process without the need for additional time-consuming steps, including conditioning between the application of individual layers of protection. The obtained coating has good protective properties and is characterized by good resistance to weather conditions, good tribological, anti-corrosion and mechanical properties, and its composition is pro-environmental.

Odporność na uderzenie wg. PN-EN ISO 6272-2:2011 - średnia wysokość spadku powodująca uszkodzenie powłoki 26 cm.Impact resistance acc. PN-EN ISO 6272-2:2011 - average drop height causing damage to the coating 26 cm.

Odporność na zginanie wg. PN-EN ISO 6860:2006 - średnia długość na której występuje spękanie 5 mm.Bending strength acc. PN-EN ISO 6860:2006 - average crack length 5 mm.

Odporność na ścieranie wg. PN-76/C-81516 wynosi 2,2 kg/s.Abrasion resistance acc. PN-76/C-81516 is 2.2 kg/s.

P r z y k ł a d 3 - porównawczyExample 3 - comparative

Sposób wykonania, jak w przykładzie 1, z tym że podczas wytwarzania warstwy pierwszej w mieszalniku pierwszym stosowano stałą prędkość obrotową mieszadła równą 300 obr./min, ponadto temperatura do jakiej podgrzano kwasy karboksylowe wynosiła 65°C, a także nasycone kwasy karboksylowe o konsystencji stałej dodano w jednej porcji, natomiast podczas wytwarzania drugiej warstwy proces mielenia prowadzono z prędkością 3500 obr./min.The method of execution as in example 1, except that during the production of the first layer in the first mixer, a constant rotational speed of the stirrer of 300 rpm was used, moreover, the temperature to which the carboxylic acids were heated was 65°C, and saturated carboxylic acids of solid consistency was added in one batch, while the second layer was milled at 3500 rpm.

Proces nakładania drugiej warstwy powłoki jest utrudniony, a powłoka cechuje się nierównomierną grubością. Powłoka cechuje się gorszymi właściwościami mechanicznymi względem powłoki według wynalazku. Odporność na ścieranie jest o 20 % mniejsza.The process of applying the second layer of coating is difficult, and the coating is characterized by uneven thickness. The coating has inferior mechanical properties to the coating according to the invention. Abrasion resistance is 20% less.

Powłoka jest łatwa do uszkodzenia przez co słabo chroni przed korozją.The coating is easy to damage, which makes it a poor protection against corrosion.

P r z y k ł a d 4 - porównawczyExample 4 - comparative

Sposób wykonania, jak w przykładzie 2, z tym że kompozycję warstwy pierwszej umieszczono na nośniku w stosunku masowym 10:100, natomiast podczas wytwarzania kompozycji warstwy drugiej z proszkiem PTFE do reaktora z dodano 1 część żywicy poliestrowej.The procedure was as in Example 2, except that the composition of the first layer was placed on the carrier in a weight ratio of 10:100, while during the preparation of the composition of the second layer with PTFE powder, 1 part of polyester resin was added to the reactor.

Proces nakładania drugiej warstwy powłoki jest utrudniony, ponadto obserwowane są lokalne zmiany właściwość mechanicznych oraz nierównomierną grubość. Powłoka cechuje się gorszymi właściwościami mechanicznymi tzn. podczas badania odporności na zginanie wg. PN-EN ISO 6860:2006 średnia długość, na której występuje spękanie jest 10 razy większa. Średnia wysokość spadku powodująca uszkodzenie powłoki wg. PN-EN ISO 6272-2:2011 wynosi 12 cm, czyli jest o 46% mniejsza. Powłoka jest łatwa do uszkodzenia, a tym samym słabo chroni przed korozją dlatego też nie nadaje się do zabezpieczania maszyn rolniczych.The process of applying the second layer of coating is difficult, moreover, local changes in mechanical properties and uneven thickness are observed. The coating is characterized by worse mechanical properties, i.e. when tested for bending resistance according to PN-EN ISO 6860:2006 the average crack length is 10 times greater. The average drop height causing damage to the coating acc. PN-EN ISO 6272-2:2011 is 12 cm, which is 46% smaller. The coating is easy to damage, and thus poorly protects against corrosion, therefore it is not suitable for protecting agricultural machinery.

P r z y k ł a d 5 - porównawczyExample 5 - comparative

Sposób wykonania, jak w przykładzie 1, z tym że pierwsza warstwa powłoki nakładana była natryskowo bez udziału nośnika, natomiast podczas wytwarzania kompozycji warstwy drugiej z proszkiem PTFE do reaktora z dodano 15 część żywicy poliestrowej i pominięto etap mielenia.The method was as in example 1, except that the first layer of the coating was sprayed without the participation of a carrier, while during the preparation of the composition of the second layer with PTFE powder, a part of the polyester resin was added to the reactor and the grinding step was omitted.

Nakładanie drugiej warstwy jest problematyczne, jako że obserwuje się lokalnie zróżnicowaną adhezję proszku powłokotwórczego względem powierzchni na którą jest napylany. Powłoka cechuje się gorszymi właściwościami mechanicznymi i małą przyczepnością do podłoża. Podczas badania odporności na zginanie wg. PN-EN ISO 6860:2006 średnia długość, na której występuje spękanie jest 12 razy większa. Średnia wysokość spadku powodująca uszkodzenie powłoki wg. PN-EN ISO 6272-2:2011 wynosi 8,8 cm, czyli jest o 72% mniejsza Powłoka jest łatwa do uszkodzenia przez co słabo chroni przed korozją i nie nadaje się do zabezpieczania maszyn rolniczych.The application of the second layer is problematic as locally varying adhesion of the coating powder to the surface on which it is sprayed is observed. The coating is characterized by worse mechanical properties and low adhesion to the substrate. During the bending resistance test according to According to PN-EN ISO 6860:2006, the average crack length is 12 times greater. The average drop height causing damage to the coating acc. PN-EN ISO 6272-2:2011 is 8.8 cm, which is 72% smaller. The coating is easy to damage, which makes it poorly protected against corrosion and is not suitable for protecting agricultural machinery.

Claims

Patent claims

1. A method of producing anti-corrosion protection for steel elements of agricultural machines by applying a two-layer coating to the steel element, where the first layer is applied to the surface of the steel element, and the second layer is applied to the first layer, which method is characterized by the following:

- a first coating layer consisting of:

- from 64 to 89.5 parts by weight of imidazoline derivatives of fatty acids with a density of not more than 0.95 g/cm ³ and a flash point of not less than 230°C,

- from 10 to 35 parts by weight of a mixture of carboxylic acids consisting of:

- liquid carboxylic acids with a chain length of C16-C18 with a freezing point not exceeding 10°C,

- solid, saturated carboxylic acids with a chain length of not less than C12 containing one or two carboxylic functional groups, the melting point of which is not less than 60°C, where the weight ratio of liquid carboxylic acids to solid, saturated carboxylic acids is respectively from 1: 1 to 1:2,

- from 0.5 to 1 part by weight of ethoxylated alcohols with a carbon chain length of C12-C14, prepared as follows:

- the film-forming composition is prepared as follows:

- in the first mixer, carboxylic acids with a chain length of C16-C18 and a congealing point not exceeding 10°C are placed, and then mixing is started at a rotational speed in the range of 200 to 500 rpm. and heated to a temperature between 30 and 45°C,

- then the rotational speed of the stirrer is reduced so that it is in the range from 100 to 150 rpm. and saturated monocarboxylic or dicarboxylic acids with a chain length of not less than C12 are added in three equal portions, with an interval of not less than 2 minutes between each portion,

- while after adding the last portion, the mixing process is continued for 3 to 5 minutes, after which the ethoxylated alcohols are added,

- after which, after at least 1 minute, the rotational speed is reduced so that it does not exceed 100 rpm. and the imidazoline fatty acid derivatives are added in two equal portions 3 to 5 minutes apart and mixing is continued for at least 5 minutes,

- the obtained film-forming composition is placed on a carrier with a grain size of 0.2 to 0.8 mm, such that the weight ratio of the film-forming composition to the carrier is in the range of 0.5:100 to 5:100, the implementation being carried out as follows: - in the second mixer equipped with a stirrer, in which at least two lower blades are inclined to the mixing plane at an angle of less than 60°, carrier is placed in the amount of 30-40% of its target mass and the stirrer is started at a rotational speed of 20-60 rpm ./min.,

- then the entire volume of the mixture obtained in the first mixer is added and mixing is continued for at least 10 minutes,

- after which the mixing speed is set to a range of 60 to 100 rpm. and adding the rest of the carrier mass and the mixing process is carried out for at least at least 15 minutes,

- and then the carrier prepared in this way is used in the last stage of the process of preparing the surface of the steel element using abrasive blasting equipment with a pressure of at least 6 MPa, and the time of abrasive blasting is selected so that the thickness of the layer formed on the steel element is from 1 to 4 μm,

- and the second layer with a hardness of 75 to 90 according to ISO 2815:2003, consisting of reaction products of a mixture containing:

- from 93.3 to 98.8 parts by weight of a polyester resin with a melting point of at least 150°C,

PL 241 828 B1

- from 0.5 to 3 parts by weight of poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) in spherical form with a grain size in the range from 3 to 20 μm and a hardness of at least 58 Shore D,

- from 0.1 to 0.2 parts by weight of an organic peroxide solution in which the weight ratio of solvent to active substance is from 2:1 to 1:1,

- from 0.5 to 3 parts by weight of dicarboxylic organic acids, the melting point of which is not less than 120°C,

- from 0.1 to 0.5 parts by weight of polyethylene glycol with an average molecular weight in the range from 350 to 1000, prepared as follows:

- the film-forming composition is prepared as follows:

- in the third mixer, dicarboxylic organic acids are placed and the stirrer is started with a rotational speed of not more than 50 rpm,

- then a mixture of polyethylene glycol and an organic peroxide solution is prepared and added to the third mixer, continuing the mixing process for 1 to 3 minutes, and after this time the rotational speed of the mixer is increased so that it is from 80 to 120 rpm while continuing stirring for another 1 to 3 minutes

- after this time, poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) powder and 3 to 5 parts by weight of polyester resin are added to the resulting mixture and the mixing process continues for 2-5 minutes

- then the resulting mixture is subjected to a grinding process using a multi-blade mill at a speed of 500 to 2500 rpm. for 0.5 to 3 minutes so as not to exceed the temperature of 50°C, and transfer the ground mixture to the fourth mixer,

- then the remaining part of the polyester resin is added to the fourth mixer and the mixing process is carried out for at least 15 minutes with the stirrer speed not exceeding 80 rpm,

- the obtained composition is applied by electrostatic spraying to a steel element covered with the first layer, the thickness of the second layer being selected so that it is not greater than 110 μm and at the same time that the mutual ratio of the thickness of the layers is in the range of 1:25 to 1:50 ,

- and then the element prepared in this way is heated in a temperature range from 150 to 210 ° C for 5-15 minutes.

2. The method of claim A method according to claim 1, characterized in that the support is spherical in shape.

3. The method of claim A process according to claim 1, characterized in that a material with a smooth surface, in particular glass or a polymer, is used as the carrier.

4. The method of claim The method according to claim 1, characterized in that the first layer is applied in the glass-blasting process.