RU2213808C1 - Method of application of protective coat on metal surface brought in contact with food-stuff - Google Patents
Method of application of protective coat on metal surface brought in contact with food-stuff Download PDFInfo
- Publication number
- RU2213808C1 RU2213808C1 RU2002101170/02A RU2002101170A RU2213808C1 RU 2213808 C1 RU2213808 C1 RU 2213808C1 RU 2002101170/02 A RU2002101170/02 A RU 2002101170/02A RU 2002101170 A RU2002101170 A RU 2002101170A RU 2213808 C1 RU2213808 C1 RU 2213808C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- heat treatment
- subjected
- glass enamel
- food
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Способ нанесения защитного покрытия на поверхность металла, контактирующую с пищевыми продуктами
Изобретение относится к эмалированию металлов с последующей обработкой эмалированных изделий и может быть использовано для нанесения защитного антипригарного покрытия на поверхности, контактирующие с пищевыми продуктами.The method of applying a protective coating on the surface of the metal in contact with food
The invention relates to enameling of metals with subsequent processing of enameled products and can be used to apply a protective non-stick coating on surfaces in contact with food.
Известен способ ремонта повреждения стеклоэмалевого покрытия в виде скола до металла [1] . Этот способ включает нанесение одного слоя силикатной композиции, состоящей из жидкого стекла, натрия кремнефтористого и наполнителя, с последующей термообработкой при температуре 100oС. После тепловой обработки наносится слой ремонтной композиции, состоящей из жидкого стекла, кремнефтористого натрия, наполнителя и кремнийорганического лака. Покрытие подвергается тепловой обработке при температуре 100oС.A known method of repairing damage to glass enamel coating in the form of chips to metal [1]. This method involves applying one layer of a silicate composition consisting of water glass, sodium silicofluoride and a filler, followed by heat treatment at a temperature of 100 ° C. After heat treatment, a layer of a repair composition consisting of water glass, sodium silicofluoride, a filler and organosilicon varnish is applied. The coating is subjected to heat treatment at a temperature of 100 o C.
Недостатком данного способа является невозможность его использования для защиты поверхностей, контактирующих с пищевыми продуктами в силу ограничений, определяемых предельно допустимой концентрацией составляющих, входящих в ремонтную композицию при контакте с пищевыми продуктами. Кроме отмеченного, ремонтный состав не обладает антипригарными свойствами. The disadvantage of this method is the inability to use it to protect surfaces in contact with food due to restrictions determined by the maximum permissible concentration of components included in the repair composition in contact with food. In addition to the above, the repair composition does not have non-stick properties.
Известен способ ремонта стеклоэмалевых покрытий [2], включающий предварительный разогрев поверхности генераторным газом до температуры, превышающей температуру плавления шликера на 50-100oС, шликер впрыскивают в поток генераторного газа при массовом соотношении расходов твердой составляющей шликера и генераторного газа 0,005-0,03, при этом нанесение шликера осуществляется распылением.A known method of repairing glass-enamel coatings [2], including preheating the surface with generator gas to a temperature exceeding the melting point of the slip by 50-100 o C, the slip is injected into the flow of the generating gas at a mass ratio of the flow rate of the solid component of the slip and the generating gas 0.005-0.03 while applying the slip is sprayed.
Недостатком данного способа является локальный разогрев поверхности со стеклоэмалевым покрытием до температуры выше температуры плавления стеклоэмали, что приводит к растрескиванию стеклоэмали, близлежащей к зоне ремонта, и, как следствие, нарушается ее сплошность, приводящая к потере защитных свойств стеклоэмалевого покрытия. The disadvantage of this method is the local heating of the surface with glass enamel to a temperature above the melting temperature of the glass enamel, which leads to cracking of the glass enamel adjacent to the repair zone, and, as a result, its continuity is broken, leading to a loss of the protective properties of the glass enamel.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ ремонта поврежденных стеклоэмалевых покрытий [3] при их использовании в биохимической и пищевой отраслях промышленности. Способ включает нанесение слоя титана толщиной 0,3-0,7 мм путем электродугового напыления сжатым воздухом, обогащенным кислородом (5-8 об.%), и последующую пропитку слоя тетрафурилсилоксаном с расходом 150-180 г/м2 и дальнейшую термообработку всего покрытия при температуре 250-300oС в течение 0,25-0,3 ч. В результате напыления титана на поверхности металла и стеклоэмали образуется композиционное покрытие, состоящее из металлической (титановой) матрицы и второй фазы оксида титана. Покрытие, полученное электродуговым напылением, имеет пористость в пределах 8-15%. Температура напыляемой поверхности не превышает 700oС, что по данным авторов не приводит к растрескиванию основного стеклоэмалевого покрытия. Для получения непроницаемого защитного покрытия напыленное титановое покрытие, имеющее пористую структуру, пропитывалось тетрафурфурилсилоксаном при помощи пульверизатора и термообрабатывалось при температуре (250-300)oС в течение 0,25-0,3 ч. Продукты деструкции, происходящей при температуре (250-300)oС, заполняют пористую структуру титановой матрицы и снижают, таким образом, ее пористость.The closest technical solution adopted for the prototype is a method of repairing damaged glass enamel coatings [3] when used in the biochemical and food industries. The method includes applying a layer of titanium with a thickness of 0.3-0.7 mm by electric arc spraying with compressed air enriched with oxygen (5-8 vol.%), And subsequent impregnation of the layer with tetrafurylsiloxane with a flow rate of 150-180 g / m 2 and further heat treatment of the entire coating at a temperature of 250-300 o C for 0.25-0.3 hours. As a result of sputtering of titanium on the surface of the metal and glass enamel, a composite coating is formed consisting of a metal (titanium) matrix and a second phase of titanium oxide. The coating obtained by electric arc spraying has a porosity in the range of 8-15%. The temperature of the sprayed surface does not exceed 700 o C, which according to the authors does not lead to cracking of the main glass-enamel coating. To obtain an impermeable protective coating, the sprayed titanium coating having a porous structure was impregnated with tetrafurfurylsiloxane using a spray gun and heat treated at a temperature of (250-300) o C for 0.25-0.3 hours. The products of destruction occurring at a temperature of (250-300 ) o C, fill the porous structure of the titanium matrix and thus reduce its porosity.
Недостатком данного способа является то, что при использовании электродугового способа нанесения покрытия происходит разогрев поверхности с нанесенным на нее слоем стеклоэмали до температуры 700oС, т.е. данный способ вызывает значительные температурные градиенты на поверхности (до 700oС) и термоудар, которые могут приводить к отслаиванию стеклоэмали, нанесенной на сталь. Температура плавления стеклоэмали изменяется от 780 до 820oС. Этот градиент температур приводит к растрескиванию стеклоюэмали, а также полному разрушению эмалей, используемых для защиты алюминиевой подложки. Температура плавления таких эмалей изменяется от 550 до 580oС.The disadvantage of this method is that when using the electric arc coating method, the surface is heated with a layer of glass enamel applied to it to a temperature of 700 o C, i.e. this method causes significant temperature gradients on the surface (up to 700 o C) and thermal shock, which can lead to peeling of glass enamel deposited on steel. The melting temperature of glass enamel varies from 780 to 820 o C. This temperature gradient leads to cracking of the glass enamel, as well as the complete destruction of the enamels used to protect the aluminum substrate. The melting point of such enamels varies from 550 to 580 o C.
Данный способ имеет также тот недостаток, что образующаяся титановая матрица имеет сквозную пористость от 8 до 15% и не является сплошной. Титановая матрица частично препятствует проникновению ионов металла из металлической подложки в пищевые продукты, контактирующие с поверхностью, защищаемой эмалью. This method also has the disadvantage that the resulting titanium matrix has a through porosity of 8 to 15% and is not continuous. The titanium matrix partially prevents the penetration of metal ions from the metal substrate into food products in contact with the surface protected by enamel.
Технической задачей изобретения является улучшение качества защитного покрытия металла от проникновения ионов металлов в контактирующие с защищенной поверхностью пищевые продукты. An object of the invention is to improve the quality of the protective coating of metal from the penetration of metal ions in contact with the protected surface of food products.
Данная техническая задача решена тем, что в способе, включающем обезжиривание поверхности металла, нанесение и спекание стеклоэмали, согласно изобретению, поверхность стеклоэмали подвергают термической обработке при температуре 430-530oС, обрабатывают электрокорундом с размером частиц от 250 до 400 мкм в струе сжатого воздуха с давлением от 0,3 до 0,5 МПа до момента создания шероховатости поверхности стеклоэмали от 2 до 15 мкм, на поверхность наносят два слоя фторопластовой композиции, первый слой толщиной 15-20 мкм подвергают термообработке при температуре 150-200oС в течение 5-15 мин, а второй слой толщиной от 15 до 30 мкм подвергают термообработке при температуре 405-430oС а течение 15-20 мин.This technical problem is solved in that in a method comprising degreasing a metal surface, applying and sintering a glass enamel according to the invention, the surface of a glass enamel is subjected to heat treatment at a temperature of 430-530 o C, treated with electrocorundum with a particle size of 250 to 400 microns in a stream of compressed air with a pressure of 0.3 to 0.5 MPa until the surface roughness of the glass enamel is created from 2 to 15 μm, two layers of a fluoroplastic composition are applied to the surface, the first layer with a thickness of 15-20 μm is subjected to heat treatment at t mperature 150-200 o C for 5-15 min, and the second layer having a thickness of 15 to 30 microns is subjected to heat treatment at a temperature of 405-430 o C and for 15-20 minutes.
Заявленное изобретение соответствует требованиям единства изобретения, поскольку предложенная совокупность оптимальных параметров операций решает единую задачу с получением полезного результата. The claimed invention meets the requirements of the unity of the invention, since the proposed combination of optimal parameters of operations solves a single problem with obtaining a useful result.
Положительный результат заключается в следующем:
- улучшилось качество защитного покрытия поверхности металла;
- расширилась область практического использования защитного покрытия - стало возможным его использование для контакта с пищевыми продуктами;
- защитное покрытие обладает новыми полезными антипригарающими свойствами при нанесении на различные металлы, например сталь, алюминий;
- улучшилась межоперационная технология, позволившая сократить общее время нанесения защитного покрытия на изделия;
- предотвращена возможность растрескивания защитного эмалевого покрытия при локальном термоударе и деформация изделий вследствие их неизотермического разогрева.A positive result is as follows:
- the quality of the protective coating of the metal surface has improved;
- the field of practical use of the protective coating has expanded - it has become possible to use it for contact with food products;
- the protective coating has new useful anti-stick properties when applied to various metals, for example steel, aluminum;
- improved interoperational technology, which allowed to reduce the total time for applying a protective coating on products;
- prevented the possibility of cracking of the protective enamel coating with local thermal shock and deformation of products due to their non-isothermal heating.
Изготовлена заводская партия противней стальных эмалированных, которые прошли всесторонние испытания, предусмотренные ГОСТ 17151-81, с положительными результатами, что позволяет считать предложение заявителя соответствующим критерию "промышленная применимость". A factory batch of steel enameled baking sheets was manufactured, which passed the comprehensive tests stipulated by GOST 17151-81, with positive results, which allows us to consider the applicant’s proposal meeting the criterion of "industrial applicability".
Проведенный авторами поиск по патентам и научно-техническим источникам не выявил аналогов способа, характеризуемых совокупностью признаков, идентичных по своим свойствам и достигаемому результату, что позволяет считать предложение заявителя cooтветствующим критерию "изобретательский уровень". A search conducted by the authors on patents and scientific and technical sources did not reveal analogues of the method, characterized by a combination of features that are identical in their properties and the achieved result, which allows us to consider the applicant’s proposal to meet the criterion of "inventive step".
При сравнении предложения заявителя с прототипом выявлено, что предложенный способ отличается материалом наносимых слоев, оптимальными параметрами температур и времени обработки, что позволяет считать предложенный способ соответствующим критерию "новизна". When comparing the applicant’s proposals with the prototype, it was revealed that the proposed method differs in the material of the applied layers, in the optimal temperature and processing time parameters, which allows us to consider the proposed method as meeting the “novelty” criterion.
Суть и изобретения заключается в том, что после спекания стеклоэмаль, нанесенная на металл, подвергается термической обработке при температуре 430-530oС, при этом нижний предел температуры обусловлен температурой спекания фторопластовой композиции, а верхний - термостойкостью эмалевого покрытия, наносимого на алюминиевый подслой. Параметры сжатого воздуха: давление от 0,3 до 0,5 МПа и размер частиц электрокорунда, выбранные экспериментально из условия обеспечения равномерности и достаточности шероховатости поверхности стеклоэмали от 2 до 15 мкм. Шероховатость поверхности обеспечивает прочность сцепления фторопластовой композиции с поверхностью стеклоэмали. Толщина первого слоя наносимой фторопластовой композиции 15-20 мкм и температура его обработки 150-200oС в течение 5-15 мин необходимы для перекрытия шероховатости поверхности стеклоэмали. Толщина второго слоя от 15 до 30 мкм и температура его обработки 405-430oС в течение 15-20 мин обеспечивают прочность покрытия, его сплошность и антипригарность.The essence of the invention lies in the fact that after sintering, glass enamel deposited on a metal is subjected to heat treatment at a temperature of 430-530 o C, with the lower temperature limit due to the sintering temperature of the fluoroplastic composition, and the upper one due to the heat resistance of the enamel coating applied to the aluminum sublayer. Parameters of compressed air: pressure from 0.3 to 0.5 MPa and particle size of electrocorundum, selected experimentally from the condition of ensuring uniformity and sufficiency of the surface roughness of the glass enamel from 2 to 15 microns. The surface roughness provides adhesion of the fluoroplastic composition to the surface of the glass enamel. The thickness of the first layer of the applied fluoroplastic composition is 15-20 μm and its processing temperature of 150-200 o C for 5-15 minutes is necessary to cover the surface roughness of the glass enamel. The thickness of the second layer from 15 to 30 microns and the temperature of its processing of 405-430 o C for 15-20 minutes provide coating strength, its continuity and non-stickness.
Использование заявленного способа позволяет уменьшить в несколько раз содержание вредных примесей в пищевых продуктах, контактирующих с поверхностью, по сравнению с известным способом. Using the inventive method allows to reduce several times the content of harmful impurities in food products in contact with the surface, compared with the known method.
Пример осуществления способа. An example implementation of the method.
Были изготовлены сравнительные партии 1 и 2. Comparative batches 1 and 2 were made.
Партия 1. Были изготовлены противни стальные, проведено обезжиривание поверхности и на нее была нанесена стеклоэмаль СП6 ТУ 2367-047-07501403-97, проведено ее спекание. Образцы противней были подвергнуты испытаниям по ГОСТ 17151-81. Определялась предельно допустимая концентрация ионов металлов в растворе, контактирующем с эмалированной поверхностью. Испытания осуществлялись методом, изложенным в ГОСТ 4149-86 и ГОСТ 4386-89. Batch 1. They were made of steel, degreased the surface, and SP6 TU 2367-047-07501403-97 glass enamel was applied to it, and sintered. Baking sheets were tested according to GOST 17151-81. The maximum permissible concentration of metal ions in the solution in contact with the enameled surface was determined. Tests were carried out by the method described in GOST 4149-86 and GOST 4386-89.
Партия 2. Была изготовлена партия противней стальных эмалированных по предложенному способу. Противни были подвергнуты термообработке при температуре 430oС, далее обработаны электрокорундом марки А25 и А40 до достижения шероховатости от 2 до 15 мкм. Размер шероховатости контролировался прибором для измерения геометрических параметров многофункциональным "Константа К5". Экспериментально была выбрана из фторопластовых композиций композиция марки ФС-4 ТУ 2243-008-20865452-98, которая дала наилучший результат в сочетании с эмалевым покрытием. Первый слой толщиной от 18 до 25 мкм и второй слой толщиной 40 мкм. Каждый из слоев был термообработан - первый при 158oС в течение 10 мин и второй при 408oС в течение 20 мин.Lot 2. A batch of baking sheets of steel enamelled according to the proposed method was made. The baking sheets were subjected to heat treatment at a temperature of 430 o C, then treated with A25 and A40 electrocorundum to achieve a roughness of 2 to 15 microns. The roughness size was controlled by a multifunctional instrument "Constant K5" for measuring geometric parameters. The composition of the FS-4 TU 2243-008-20865452-98 brand, which gave the best result in combination with an enamel coating, was experimentally selected from fluoroplastic compositions. The first layer is 18 to 25 microns thick and the second layer is 40 microns thick. Each of the layers was heat-treated - the first at 158 ° C for 10 minutes and the second at 408 ° C for 20 minutes.
Образцы противней стальных эмалированных по предлагаемому способу, были подвергнуты аналогичным испытаниям по ГОСТ 17151-81. Samples of steel enameled baking sheets by the proposed method were subjected to similar tests in accordance with GOST 17151-81.
Результаты сравнения данных испытаний противней стальных эмалированных и противней стальных эмалированных по предлагаемому изобретению представлены в таблице. The results of the comparison of test data of steel enameled baking sheets and steel enameled baking sheets according to the invention are presented in the table.
Таким образом, из данных, приведенных в таблице, следует, что защитное покрытие, изготовленное по предлагаемому способу, обладает более высокими защитными характеристиками. Содержание вредных примесей металлов снизилось до 30 раз. Защитное покрытие, изготовленное по предлагаемому способу, обеспечивает высокие потребительские качества изделий. На посуду стальную эмалированную с антипригарным покрытием, изготовленную по предлагаемому способу, получен сертификат соответствия РОСС RU. АЯ46.В40324 и санитарно-эпидемиологическое заключение 50ФУ.02.148.П.009422.05.01. Thus, from the data given in the table, it follows that the protective coating made by the proposed method has higher protective characteristics. The content of harmful metal impurities decreased to 30 times. The protective coating made by the proposed method provides high consumer quality products. Enamelled steel cookware with non-stick coating, manufactured by the proposed method, received the certificate of conformity ROSS RU. АЯ46.В40324 and the sanitary-epidemiological report 50FU.02.148.P.009422.05.01.
Результаты испытаний противопригарающих свойств показали, что защитное покрытие полностью отвечает требованиям, предъявляемым к противопригарающим покрытиям, допускающим его устойчивую работу в диапазоне температур от отрицательных до 260oС, а также допускают длительный контакт с кислыми и щелочными средами, отвечающим широкому классу пищевых продуктов.The results of tests of anti-stick properties showed that the protective coating fully meets the requirements for anti-stick coatings, allowing its stable operation in the temperature range from negative to 260 o C, and also allow prolonged contact with acidic and alkaline environments that meet a wide class of food products.
Источники информации
1. Авт свид. СССР 819218, кл. С 23 D 13/02, опубл.07.12.78.Sources of information
1. Auth test. USSR 819218, class C 23 D 13/02, publ. 07.12.78.
2. Патент РФ 2063477, кл. С 23 D 13/00, опубл. 13.10.93. 2. RF patent 2063477, cl. C 23 D 13/00, publ. 10/13/93.
3. Авт свид. СССР 1813796, кл. С 23 D 13/02, опубл. 07.05.93 - прототип. 3. Auth test. USSR 1813796, class C 23 D 13/02, publ. 05/07/93 - the prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002101170/02A RU2213808C1 (en) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | Method of application of protective coat on metal surface brought in contact with food-stuff |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002101170/02A RU2213808C1 (en) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | Method of application of protective coat on metal surface brought in contact with food-stuff |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002101170A RU2002101170A (en) | 2003-08-20 |
| RU2213808C1 true RU2213808C1 (en) | 2003-10-10 |
Family
ID=31988705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002101170/02A RU2213808C1 (en) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | Method of application of protective coat on metal surface brought in contact with food-stuff |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2213808C1 (en) |
-
2002
- 2002-01-21 RU RU2002101170/02A patent/RU2213808C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4555865B2 (en) | Thermal spray coating coated member excellent in damage resistance, etc. and method for producing the same | |
| JP2007217779A (en) | Ceramic thermal spray coating member excellent in heat radiation property or the like and its production method | |
| EP1780298A1 (en) | Y2o3 thermal sprayed film coated member and process for producing the same | |
| WO2007023971A1 (en) | Structural member coated with spray coating film excellent in thermal emission properties and the like, and method for production thereof | |
| CN113004029B (en) | High-temperature-resistant ceramic coating with double-layer structure and preparation method and application thereof | |
| Djendel et al. | Characterization of alumina-titania coatings produced by atmospheric plasma spraying on 304 SS steel | |
| GB2100621A (en) | Strain tolerant thermal barrier coatings | |
| RU2213808C1 (en) | Method of application of protective coat on metal surface brought in contact with food-stuff | |
| CN115399629B (en) | Non-stick cooker and preparation method thereof | |
| Poza et al. | Oscillating contact wear in cold sprayed ti6al4v coatings for aeronautical repairs | |
| Liu et al. | Thermal properties and microstructure of a plasma sprayed wollastonite coating | |
| Huang et al. | Bonding Characteristics of Cold Sprayed Copper Coating on Alumina Coated Q235 Steel Substrate | |
| JPH05263212A (en) | Heat-resistant coating | |
| RU2377341C2 (en) | Method to produce multi-layer coat on article made from aluminium alloy | |
| Michalak et al. | Investigations of microstructure and selected mechanical properties of Al2O3+ 40 wt.% TiO2 coatings deposited by Atmospheric Plasma Spraying (APS) | |
| CN106583202A (en) | Method for coating asbestos-graphite seal coating on surface of titanium alloy parts | |
| CN110914372B (en) | Electrostatic powder coating, coated article having coating film, and method for producing same | |
| Silva et al. | Study of Wear on Nicraly Coating Sprayed by HVOF on 316 Steel and Laser CO2 Remelting Process | |
| Wang et al. | Degradation of bond coat strength under thermal cycling | |
| Sternadelová et al. | Problems with Surface Protection of Welded Joints by Vitreous Enamel Coating | |
| Al-Hasso | Glass coatings by combustion flame spraying: the microstructure and Properties | |
| Pokorny et al. | Boronized steels with corundum-baddeleyite coatings | |
| KR20070030718A (en) | Y2o3 spray-coated member and production method thereof | |
| CN114031410A (en) | 1300 ℃ high-temperature-resistant polymer conversion ceramic coating and preparation method thereof | |
| Oh et al. | Effect of fusing treatment on fatigue strength of thermally sprayed steels with co-based self-fluxing alloy coating |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050122 |