RU2787282C1 - Стальной лист с антимикробным полимерным покрытием - Google Patents
Стальной лист с антимикробным полимерным покрытием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787282C1 RU2787282C1 RU2022100395A RU2022100395A RU2787282C1 RU 2787282 C1 RU2787282 C1 RU 2787282C1 RU 2022100395 A RU2022100395 A RU 2022100395A RU 2022100395 A RU2022100395 A RU 2022100395A RU 2787282 C1 RU2787282 C1 RU 2787282C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel sheet
- antimicrobial
- coating
- silver
- finishing
- Prior art date
Links
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 229920002118 antimicrobial polymer Polymers 0.000 title 1
- 230000000845 anti-microbial Effects 0.000 claims abstract description 55
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 32
- 210000003298 Dental Enamel Anatomy 0.000 claims abstract description 31
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 27
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000000844 anti-bacterial Effects 0.000 claims abstract description 15
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N iso-propanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 10
- KDXKERNSBIXSRK-YFKPBYRVSA-N L-lysine Chemical compound NCCCC[C@H](N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-YFKPBYRVSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 6
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N Isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229940035429 isobutyl alcohol Drugs 0.000 claims abstract description 5
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 5
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 29
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 claims description 11
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical group [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 11
- -1 zinc-aluminum-magnesium Chemical compound 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K [O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 3
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002320 enamel (paints) Substances 0.000 claims 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 239000002987 primer (paints) Substances 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 6
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001580 bacterial Effects 0.000 description 3
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 235000019749 Dry matter Nutrition 0.000 description 2
- 229920002456 HOTAIR Polymers 0.000 description 2
- LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H Zinc phosphate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000000249 desinfective Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004362 fungal culture Methods 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000000813 microbial Effects 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 235000020945 retinal Nutrition 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N tin hydride Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 3-Methyl-2-pentanone Chemical compound CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N Aluminium silicate Chemical compound O=[Al]O[Si](=O)O[Al]=O PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000228245 Aspergillus niger Species 0.000 description 1
- 229940095731 Candida albicans Drugs 0.000 description 1
- 241000222122 Candida albicans Species 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 1
- 241000248325 Exophiala dermatitidis Species 0.000 description 1
- 201000008225 Klebsiella pneumonia Diseases 0.000 description 1
- 241000588747 Klebsiella pneumoniae Species 0.000 description 1
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 description 1
- 206010035717 Pneumonia klebsiella Diseases 0.000 description 1
- 229920001225 Polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene (PE) Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229940055023 Pseudomonas aeruginosa Drugs 0.000 description 1
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 description 1
- 241000235070 Saccharomyces Species 0.000 description 1
- 241001354013 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Enteritidis Species 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N Sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 1
- 229940076185 Staphylococcus aureus Drugs 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 230000002421 anti-septic Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000001479 atomic absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 238000007707 calorimetry Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052803 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000005002 finish coating Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000004611 light stabiliser Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 238000011012 sanitization Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 150000003378 silver Chemical class 0.000 description 1
- 239000001187 sodium carbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 235000019795 sodium metasilicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
- 229910000165 zinc phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000166 zirconium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- LEHFSLREWWMLPU-UHFFFAOYSA-B zirconium(4+);tetraphosphate Chemical compound [Zr+4].[Zr+4].[Zr+4].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LEHFSLREWWMLPU-UHFFFAOYSA-B 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к композиции антимикробного агента для антибактериальной финишной эмали для нанесения на стальной лист, применению указанной композиции для придания антимикробных свойств финишным полиэфирным или полиуретановым эмалям и стальному листу с покрытием из финишной эмали с антимикробными свойствами. Указанная композиция антимикробного агента содержит антимикробный металл в виде коллоидных частиц серебра и/или меди размером не более 100 нм в суммарном количестве 20-200 мг/кг, стабилизатор в виде поли-L-лизина в количестве 1-5 мас.% и органический растворитель, выбранный из изобутилового спирта, метилэтилкетона, изопропилового спирта и ацетона – остальное. Упомянутый стальной лист содержит покрытие из антимикробной финишной эмали, содержащее вышеуказанную композицию антимикробного агента и нанесенное на подложку в виде стального листа толщиной 15-50 мкм. Покрытие из антимикробной финишной эмали в сухом виде содержит дисперсную фазу в виде частиц серебра и/или меди размером не более 100 нм и с массовым содержанием в пределах 1,5-5 мг/кг, а отклонение концентрации частиц не превышает 3% по всей глубине слоя. Обеспечивается противомикробный агент, позволяющий получить стальной лист с финишным покрытием, обладающим наилучшими антикоррозионными, антимикробными, декоративными свойствами, а также с высокой адгезией к стальному листу. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 табл.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к антикоррозионному и декоративному покрытию (финишной эмали) для стального листа, обладающему антимикробными свойствами и проявляющему повышенную адгезию к стальному листу. Финишная эмаль по изобретению содержит частицы коллоидного серебра и/или меди в концентрации не менее 1,5 мг на 1 кг сухого вещества покрытия и предназначена для нанесения на холоднокатаный стальной лист с металлическим покрытием, нанесенным способом горячего погружения, поверх которого нанесен слой полимерного грунта или конверсионный слой. Также изобретение относится к антимикробной композиции для финишной эмали и стальному листу с таким покрытием.
Уровень техники
Известно, что ряд металлов, таких как олово, золото, ртуть, свинец, серебро, кадмий, хром, медь и другие, обладают антимикробными свойствами. Особенно из этого ряда выделяются золото, серебро и медь за счет их высокой антимикробной активности и относительно низкой токсичности, однако золото не нашло широкого применения в качестве антимикробного агента из-за относительно высокой стоимости.
Стальной прокат с полимерным покрытием широко применяется для изготовления многослойных теплоизолирующих панелей (сандвич-панели), наружной и внутренней отделки помещений. Однако его применение в местах контакта с человеком, например, в общественном транспорте, медицинских и детских учреждениях, ограничено ввиду отсутствия у него способности предотвращать распространение бактериальных и грибковых культур в условиях повышенной влажности. Для дезинфекции таких помещений проводят санитарную обработку с помощью специальных моющих средств, облучения ультрафиолетом, поддерживают определенный микроклимат, влажность и уровень СО2. В связи с этим, непрерывно ведутся поиски решения для обеспечения антимикробного (антисептирующего, антибактериального) действия непосредственно самих поверхностей, изготовленных из стального проката с полимерным покрытием.
Известен способ производства металлических пластин, раскрытый в публикации патента US 6929705 В2 (30.04.2001, AK Steel Corp, AK Steel Properties Inc), где антимикробный металлический компонент выбран из группы, состоящей из ионов серебра, меди, цинка, ртути, олова, свинца, висмута, кадмия, хрома, кобальта, никеля и таллия, и их смесей. Антимикробный металлический компонент может быть добавлен в покрытие в исходном виде, либо в адсорбированном виде на поверхности частиц, состоящих из оксидов титана/алюминия/цинка/меди, сульфатов кальция/стронция/бария, сульфидов цинка/меди, цеолитов, фосфата циркония, слюды, талька, каолина, муллита, кремнезема и их смесей. Антимикробный металлический компонент представляет собой порошок и вводится в финишную эмаль в количестве 0,2-30 мас. %. Сам процесс изготовления металлических пластин с антимикробным покрытием осуществляют в 4 стадии:
1. Очистка пластины от загрязнителей щелочными растворами щелочных силикатов, гидроксида натрия, карбоната натрия, метасиликата натрия, фосфатов, щелочных модификаторов, кислого фосфата аммония, гидроксида аммония.
2. Предварительная обработка поверхности полосы для обеспечения адгезии полимерного покрытия за счет образования конверсионного слоя.
3. Нанесение антимикробного покрытия на одну или две стороны покрытия.
4. Отверждение антимикробного покрытия.
По утверждению авторов, данный способ подходит для пластин, изготовленных практически из любого металла или сплава. Однако известный способ не лишен ряда технических недостатков, которые заключаются в следующем:
- отсутствует предварительное грунтование металлической пластины, которое обеспечивает дополнительную адгезию финишной эмали при растягивающих деформациях пластины;
- цвет покрытия сильно зависит от количества введенного антимикробного металлического компонента;
частицы антимикробного металлического компонента не стабилизированы в растворе и поэтому могут образовывать относительно крупные агломераты, приводящие к разбросу свойств по поверхности.
- способ не применим в непрерывном производстве, поскольку не предполагает нанесения покрытия на непрерывную металлическую полосу.
Известен непрерывный способ производства стального листа с антимикробным покрытием, раскрытый в публикации патента KR 100673737 В1 (06.01.2005). Способ описывает изготовление стального листа с покрытием для противомикробных поверхностей бытовой техники, путем последовательного нанесения полимерного грунта и антимикробного покрытия в 5 стадий:
1. Предварительная обработка стальной полосы пассивирующими составами на основе аморфного силикагеля или фосфата цинка, или модифицированного фосфата цинка, фосфосиликата и бората;
2. Нанесение полимерного грунта, содержащего от 2 до 18 массовых частей антикоррозионного пигмента. Полимерный грунт наносят толщиной от 5 до 15 мкм.
3. Сушка и отверждение полимерного грунта горячим воздухом при температуре от 204 до 224°С.
4. Нанесение антимикробного покрытия на полиэфирной основе, содержащего от 0,01 до 1,0 массовых частей частиц серебра (Ag) размером от 2 до 5 нанометров. Антимикробное покрытие наносят толщиной от 15 до 25 мкм.
5. Сушка и отверждение антимикробного покрытия горячим воздухом при температуре от 216 до 232°С.
К недостаткам данного способа можно отнести:
- цвет покрытия сильно зависит от количества введенного серебра;
- частицы антимикробного металлического компонента не стабилизированы в растворе и поэтому могут образовывать относительно крупные агломераты, приводящие к разбросу свойств (в том числе и антибактериальных) по поверхности.
В публикации WO 2006126823 А1 (25.05.2005, Posco) приведен состав антибактериального раствора на водной основе с рН в диапазоне 6-8,5, в котором частицы серебра (Ag) диаметром от 1,0 до 20 нм совместно с растворимыми солями серебра, стабилизируют полиэтиленом, полиакрилонитрилом, полиметилметакрилатом, полиуретаном,
полиакриламидом, полиэтиленгликолем. Массовое содержание серебра и стабилизатора в водном составе не более 1% и 0,5-1,5% соответственно. Сам антибактериальный состав покрытия представляет собой композицию, включающую 100 масс, частей смолы, выбранной из группы: акриловой, уретановой, эпоксидной и сложноэфирной смол, от 0,05 до 5 частей по массе отвердителя и серебросодержащего раствора на водной основе.
К недостаткам данного покрытия можно отнести:
- сравнительно высокое время высыхания водного раствора (по сравнению с органическими растворителями);
- невозможность применения антибактериального раствора для получения антибактериальных составов на основе органических растворителей;
- соли серебра фотореактивны (меняют цвет при попадании солнечных лучей) и требуют введения в состав покрытия светостабилизаторов.
В публикации патента US 7645824 В2 (24.06.2004, AgION Technologies LLC) представлена система антимикробного покрытия, содержащая эпоксидную смолу или воск от 1 мас. % до 30 мас. % в расчете на общее содержание твердых веществ в составе покрытия и из неорганического противомикробного агента ионообменного типа, содержащего ионы серебра или меди, где антимикробный агент составляет от 0,1 мас. % до 25 мас. % ионов серебра и 0,1 мас. % до 25 мас. % ионов меди в расчете на массу противомикробного агента, и при этом массовое отношение ионов серебра к ионам меди составляет от примерно 1:10 до примерно 10:1. Антимикробный агент представляет собой керамические частицы размером 30-100 мкм, в которых присутствующие ионы других металлов замещены (посредством ионного обмена) на ионы серебра или меди таким образом, что масса ионов серебра или меди будет находится в пределах 0,1-35%) от массы керамической частицы.
К недостаткам данной системы антибактериального покрытия можно отнести относительно крупный размер частиц, который будет негативно влиять на адгезионные свойства покрытия при деформации (изгибе/вытягивании) изделия, а также вызывать изменение цвета покрытия.
Таким образом, существует потребность в разработке покрытия для стального листа, которое демонстрирует требуемые антикоррозионные антимикробные свойства и при этом не влияет негативным образом на качество цвета поверхности, имеет высокие адгезионные свойства и равномерно распределяется по поверхности листа.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом настоящего изобретения являются повышенные антикоррозионные, декоративные и антимикробные свойства покрытия стального листа, а также улучшенная технологичность способа производства стального листа с таким антибактериальным покрытием.
Технический результат настоящего изобретения достигается за счет включения антимикробного компонента в полимерные композиции финишных эмалей (например, это могут быть растворные финишные эмали известных производителей на полиэфирной или полиуретановой основе) в соотношении 90-99 об. % композиции финишного покрытия на полимерной основе и 1-10 об. % антимикробного компонента, где антимикробный компонент представляет собой коллоидный раствор частиц серебра и/или меди в органическом растворителе (изобутиловый спирт, метилэтилкетон, изопропиловый спирт, ацетон), стабилизированный поли-L-лизином в количестве 1-5 мас. %. Размер частиц коллоидного серебра и/или меди в антимикробном компоненте не должен превышать 100 нм, а их суммарное содержание в композиции должно находиться в пределах 20 - 200 мг/кг. Выбор размера и содержания частиц серебра и/или меди обусловлен тем, чтобы они, с одной стороны, не повлияли на цвет и физико-механические характеристики композиции финишного покрытия, а с другой стороны -обеспечивали финишному покрытию антимикробные свойства.
В другом аспекте изобретение относится к антибактериальной финишной эмали для стального листа, содержащей полиэфирную или полиуретановую смолу, отверждающий агент, краситель, органический растворитель и 1-10 об. % композиции антимикробного агента по изобретению.
В другом аспекте изобретение относится к стальному листу, покрытому слоем финишной эмали по изобретению толщиной 15-50 мкм. При этом сухое покрытие финишной эмали содержит в себе дисперсную фазу в виде частиц серебра и/или меди размером не более 100 нм, массовое содержание серебра и/или меди в слое покрытия находится в пределах 1,5-5 мг/кг, а отклонение концентрации частиц не превышает 3% по всей глубине слоя.
В одном из вариантов осуществления стальной лист представляет собой холоднокатаный прокат с цинковым покрытием и конверсионным слоем на основе хроматов, или фосфатов.
В еще одном варианте осуществления стальной лист представляет собой холоднокатаный прокат с цинк-алюминий-магниевым покрытием и конверсионным слоем на основе дигидрогена гексафтортитаната и гексафторциркониевой кислоты.
В еще одном варианте осуществления стальной лист представляет собой холоднокатаный прокат с цинковым или цинк-алюминий-магниевым покрытием и полимерным грунтом на полиэфирной или полиуретановой основе.
Осуществление изобретения
Композицию финишного покрытия, совмещенную с антимикробным компонентом, валковым способом наносят толщиной 15-50 мкм:
- на стальной холоднокатаный лист с металлическими покрытием, где металлическое покрытие представляет собой цинк или сплав цинка 94-100 мас. % с алюминием 0-2 мас. % и/или магнием 0-2 мас. %, а на поверхности металлического покрытия сформирован конверсионный слой (в случае необходимости однослойного покрытия для изделий, где не требуется повышенная адгезия или коррозионная стойкость) при нанесении которого используют составы или их комбинации на основе хроматов, фосфатов, дигидрогена гексафтортитаната, гексафторциркониевой кислоты;
- или на стальной холоднокатаный лист с металлическим и полимерным грунтовым покрытием, где металлическое покрытие представляет собой цинк или сплав цинка 94-100 мас. % с алюминием 0-2 мас. % и/или магнием 0-2 мас. %, а полимерный грунт выполнен на основе полиэфирного или полиуретанового связующего.
После нанесения композиции финишного покрытия на полимерной основе ее отверждают при температуре 220-265°С в течение 21-34 с. В процессе реализации способа формируется стальной лист, состоящий из металлического покрытия, полимерного грунта (или без полимерного грунта в случае необходимости однослойного покрытия для изделий, где не требуется повышенная адгезия или коррозионная стойкость) и слоя финишного полимерного покрытия толщиной 15-50 мкм. При этом финишный слой полимерного покрытия содержит в себе дисперсную фазу в виде частиц серебра и/или меди размером не более 100 нм. Содержание частиц серебра в сухом финишном покрытии составляет не менее 1,5 мг на 1 кг сухого вещества финишного полимерного покрытия, а отклонение концентрации частиц не превышает 3% по всей глубине слоя.
Для оценки санитарно-микробиологических характеристик стального листа с антимикробным покрытием на тест-поверхность листового стального проката с полимерным покрытием размером 5×5 см2 стерильной пипеткой наносили по 0,25 мл суспензии с тест-микроорганизмами, содержащей 2⋅108 КОЕ/мл - на экспериментальные и контрольные поверхности капельным методом. После необходимой дезинфекционной выдержки в течение 30 мин и через 24 ч с поверхности делали смыв стерильной марлевой салфеткой, смоченной стерильным раствором нейтрализатора. Салфетки помещали в пробирки с бусами, содержащие 10 мл нейтрализатора и в течение 5-10 мин встряхивали. Затем проводили посевы смывной жидкости на плотные питательные среды. Посевы выдерживали в термостате при температуре и времени, оптимальных для роста использованного тест-микроорганизма. В качестве контроля использовали поверхности, не содержащие антимикробные вещества (стекло). Активность материалов оценивали путем расчета процента снижения микробной обсемененности опытного образца по сравнению с контрольным. Критерий антимикробной активности листового стального проката с полимерным покрытием - снижение обсемененности не менее чем на 90% через 24 ч после нанесения тест-микроорганизмов, указанных ниже.
В работе использовали эталонные бактериальные штаммы: Escherichia coli 1257, Staphylococcus aureus 906, Klebsiella pneumonia 700 АТСС, Salmonella enteritidis 5765, Pseudomonas aeruginosa 10 145 АТСС и грибы: Candida albicans, Aspergillus niger, Exophiala dermatitidis, Saccharomyces cerevisiae, Cladosporium cladosporioides.
Приготовление взвеси микроорганизмов: бактерии и грибы выращивали на плотных питательных средах мясопептонном агаре и среде Сабуро. Делали миллиардную взвесь из суточных культур бактерий и 14 суточных грибов, титровали до 103 КОЕ /мл.
Изучение антибактериальных свойств листового стального проката с полимерным покрытием проводили отдельно для каждой бактериальной и грибковой культуры, используя время контакта микроорганизмов с тестируемым образом - 30 минут и 24 часа. Оценку проводили с применением подсчета эффективности (%) отмирания бактерий и грибов с поверхностей контрольных и опытных образцов. Для каждой тест-поверхности листового стального проката с полимерным покрытием проводили расчет эффективности бактерицидного действия по формуле:
А - сумма всех колоний, выросших на чашках с контролем. Число контролей соответствует числу исследованных образцов.
С - сумма всех колоний, выросших на чашках с образцами с учетом повторностей
n - количество чашек, используемых для исследования (одинаковое для контроля и опытных образцов).
Влияние концентрации распределенного серебра и/или меди в покрытии на процент снижения микробной обсемененности оценивали методом атомно-абсорбционной спектроскопии, влияние размера образовавшихся агломераций и отклонение концентрации частиц по глубине оценивали исследованием поперечных разрезов покрытия на сканирующем электронном микроскопе. Опытным путем было установлено, что для снижения обсемененности не менее чем на 90%, массовое содержание распределенных частиц серебра и/или меди в покрытии должно быть не менее 1,5 мг/кг, при этом отклонение концентрации частиц не должно превышать 3%, размер образующихся агломераций частиц серебра и/или меди должны быть не более 100 нм.
Влияние концентрации распределенного серебра и/или меди в покрытии на изменение базового цвета эмали оценивали методом калориметрии при сравнении с эталонным образцом в условиях одинаковой освещенности. Результаты исследований показали, что отсутствие стабилизатора (поли-L-лизин) приводит к образованию крупных да 1000 нм агломераций частиц, которые изменяют цвет исходного покрытия более чем на половину оттенка, к аналогичным результатам приводит и увеличение массового содержания частиц серебра и/или меди в покрытии более чем 5 мг/кг.
Адгезию антимикробного покрытия к металлическому листу проверяли с использованием T-bend теста, то есть методом изгибания полоски металла на 180° и исследования наличия трещин и отслоения краски на сгибе. Как показали результаты испытаний - наличие грунтовочного слоя перед антибактериальным покрытием повышает его адгезионные характеристики, однако антибактериальное покрытие, нанесенное на конверсионный слой, улучшает адгезионные свойства покрытия, и оно соответствует мировым стандартам для металла с полимерным покрытием (например, ГОСТ 34180-2018 или EN 10169-2010).
Антимикробный агент и стальной лист с антимикробным покрытием, раскрытые в заявляемом техническом решении, имеют ряд преимуществ:
антимикробный агент возможно совмещать с эмалями на существующих линиях нанесения полимерных покрытий без их модернизации;
- возможно совмещение антимикробного агента со стандартными эмалями на основе органических растворителей, физико-механические и декоративные свойства которых не меняются после антимикробной модификации;
- за счет использования стабилизированного коллоидного раствора в финишной эмали не образуется крупных агломератов серебра или меди, что обуславливает однородность свойств проката с антимикробным покрытием;
- антимикробный эффект приобретает сама финишная эмаль, поэтому у стального листа, покрытого такой эмалью, сохраняются антимикробные свойства при не глубоких повреждениях эмали.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Примеры
На производственной площадке ПАО «НЛМК» на агрегате нанесения полимерных покрытий произвели опытно-промышленную партию окрашенного стального листа с антимикробным покрытием. Для производства стального листа с антимикробным покрытием предварительно в качестве подложки были использованы:
- холоднокатаный прокат с цинковым покрытием и полимерным грунтом на полиэфирной основе толщиной 8 мкм;
- холоднокатаный прокат с цинковым покрытием и фосфатным конверсионным слоем 7-12 мг/м2;
- холодный прокат с цинк-алюминий-магниевым покрытием и конверсионным слоем с использованием дигидрогена гексафтортитаната и гексафторциркониевой кислоты 7-12 мг/м2;
- холодный прокат с цинк-алюминий-магниевым покрытием и полимерным грунтом на полиуретановой основе толщиной 8 мкм.
Для антимикробной модификации была выбрана финишная эмаль на полиэфирной основе с массовой долей нелетучих веществ 55% RAL 9010 и финишная эмаль на полиуретановой основе с массовой долей нелетучих веществ 70% RAL 9003. Модификацию финишных эмалей осуществляли последовательным введением в них антимикробного агента в виде растворов коллоидного серебра и/или коллоидной меди в органическом растворителе (изопропиловый спирт, или изобутиловый спирт, или метилэтилкетон, или ацетон), часть растворов имела в своем составе стабилизатор поли-L-лизин в количестве 1-5 мас. %. После введения антимикробных агентов финишную эмаль перемешивали в течение 30 мин, после чего ее загружали в агрегат полимерных покрытий и наносили валковым способом на лицевую сторону одного из вышеуказанных стальных листов. Отверждение эмали производили в проходной печи при 240°С в течение 25с, после чего полосу с антимикробным покрытием охлаждали естественным способом до комнатной температуры. Производственные параметры и свойства получившихся покрытий приведены в таблицах 1 и 2.
Результаты оценки эффективности антимикробного действия покрытия в отношении различных микроорганизмов приведены в таблице 3.
Как видно из таблиц 1-3, наилучшие результаты достигаются при использовании антимикробного агента, представляющего собой, стабилизированный поли-L-лизином в количестве 1-5 мас. %, коллоидный раствор частиц серебра и/или меди в органическом растворителе (изобутиловый спирт, метилэтилкетон, изопропиловый спирт, ацетон), где размер частиц коллоидного серебра и/или меди не превышает 100 нм, а их суммарное содержание антимикробном агенте в пределах 20 - 200 мг/кг.
Использование такого противомикробного агента позволяет получить стальной лист, где финишное покрытие обладает наилучшими антимикробными декоративными свойствами, а также демонстрирует лучшую адгезию к стальному листу по результатам T-bend теста. Такое покрытие представляет собой слой полиэфирной или полиуретановой эмали толщиной 15-50 мкм, который содержит в себе дисперсную фазу в виде частиц серебра и/или меди размером не более 100 нм, при этом, массовое содержание серебра и/или меди находится в пределах 1,5-5 мг на 1 кг сухого вещества финишного полимерного покрытия, а отклонение концентрации частиц не превышает 3% по всей глубине слоя, то есть антимикробные частицы распределены равномерно по всему покрытию.
Claims (6)
1. Композиция антимикробного агента для антибактериальной финишной эмали для нанесения на стальной лист, содержащая антимикробный металл в виде коллоидных частиц серебра и/или меди размером не более 100 нм в суммарном количестве 20-200 мг/кг, стабилизатор в виде поли-L-лизина в количестве 1-5 мас.% и органический растворитель, выбранный из изобутилового спирта, метилэтилкетона, изопропилового спирта и ацетона – остальное.
2. Применение композиции антимикробного агента по п. 1 для придания антимикробных свойств финишным полиэфирным или полиуретановым эмалям на органических растворителях при содержании указанной композиции антимикробного агента в количестве 1-10 об.%.
3. Стальной лист с покрытием из финишной эмали с антимикробными свойствами, характеризующийся тем, что покрытие из финишной эмали содержит композицию антимикробного агента по п. 1 и нанесено на подложку в виде стального листа толщиной 15-50 мкм, при этом покрытие из антимикробной финишной эмали в сухом виде содержит дисперсную фазу в виде частиц серебра и/или меди размером не более 100 нм и с массовым содержанием в пределах 1,5-5 мг/кг, а отклонение концентрации частиц не превышает 3% по всей глубине слоя.
4. Стальной лист по п. 3, у которого подложка в виде стального листа представляет собой стальной листовой холоднокатаный прокат с цинковым покрытием и конверсионным слоем на основе хроматов или фосфатов.
5. Стальной лист по п. 3, у которого подложка в виде стального листа представляет собой холоднокатаный прокат с цинк-алюминий-магниевым покрытием и конверсионным слоем на основе дигидрогена гексафтортитаната и гексафторциркониевой кислоты.
6. Стальной лист по п. 3, у которого подложка в виде стального листа представляет собой холоднокатаный прокат с цинковым или цинк-алюминий-магниевым покрытием и полимерным грунтом на полиэфирной или полиуретановой основе.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2787282C1 true RU2787282C1 (ru) | 2023-01-09 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0849085A (ja) * | 1994-08-08 | 1996-02-20 | Nisshin Steel Co Ltd | 抗菌性ステンレス鋼板及びその製造方法 |
KR20070071946A (ko) * | 2005-12-30 | 2007-07-04 | 동부제강주식회사 | 코일코팅도장강판용 항균 및 탈취기능이 있는 도료의조성물 및 그 도장 강판 |
RU124566U1 (ru) * | 2012-09-07 | 2013-02-10 | Владимир Петрович Сизиков | Бактерицидный облучатель |
RU2632706C1 (ru) * | 2016-11-30 | 2017-10-09 | Олег Андреевич Стрелецкий | Способ нанесения антиадгезивного антибактериального покрытия на ортопедические имплантаты из титана и нержавеющей стали |
CN109705709A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-05-03 | 江苏立霸实业股份有限公司 | 高性能耐指纹易清洁彩色预涂板及其制备方法 |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0849085A (ja) * | 1994-08-08 | 1996-02-20 | Nisshin Steel Co Ltd | 抗菌性ステンレス鋼板及びその製造方法 |
KR20070071946A (ko) * | 2005-12-30 | 2007-07-04 | 동부제강주식회사 | 코일코팅도장강판용 항균 및 탈취기능이 있는 도료의조성물 및 그 도장 강판 |
RU124566U1 (ru) * | 2012-09-07 | 2013-02-10 | Владимир Петрович Сизиков | Бактерицидный облучатель |
RU2632706C1 (ru) * | 2016-11-30 | 2017-10-09 | Олег Андреевич Стрелецкий | Способ нанесения антиадгезивного антибактериального покрытия на ортопедические имплантаты из титана и нержавеющей стали |
CN109705709A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-05-03 | 江苏立霸实业股份有限公司 | 高性能耐指纹易清洁彩色预涂板及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20090136742A1 (en) | Ag-containing solution, antibacterial resin composition comprising the solution and antibacterial resin coated steel plate | |
CA2615079C (en) | Aqueous composition for external, internal, fronts and roof coverings | |
RU2647086C2 (ru) | Покрытие поверхности | |
Cui et al. | Development of a novel silver ions-nanosilver complementary composite as antimicrobial additive for powder coating | |
KR100933627B1 (ko) | 건축판 | |
WO2006099906A1 (de) | Gegenstand mit antibakterieller beschichtung, verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendung | |
England et al. | Transparent gel composite films with multiple functionalities: Long-lasting anti-fogging, underwater superoleophobicity and anti-bacterial activity | |
DE202005006784U1 (de) | Gegenstand mit antibakterieller Beschichtung | |
WO2008125585A1 (de) | Biozide/hydrophobe innenbeschichtung von kondensatorrohren (von industrieturbinen und nebenkühlkreisen) | |
Whitehead et al. | The effect of substratum properties on the survival of attached microorganisms on inert surfaces | |
DE19935230C2 (de) | Biofilmhemmendes Mittel | |
Mehta et al. | Evaluation of corrosion resistant, antimicrobial and cytocompatible behaviour of cobalt based metallosurfactants self-assembled monolayers on 316L stainless steel surface | |
RU2787282C1 (ru) | Стальной лист с антимикробным полимерным покрытием | |
KR102398265B1 (ko) | 항균, 탈취 및 지속 능력을 갖춘 수용성 도료 또는 코팅 조성물 | |
Abd El-Gawad et al. | A novel approach for new cost-saving durable anticorrosive and antibacterial coatings | |
EA045350B1 (ru) | Стальной лист с антимикробным полимерным покрытием | |
JPH0848917A (ja) | 抗菌性塗料組成物 | |
EA008802B1 (ru) | Композиции и способы чернения и придания коррозионно-стойких свойств цинку или другим активным металлам | |
TR2023000364A2 (tr) | Anti̇mi̇krobi̇yal poli̇mer kaplamali çeli̇k sac | |
JP4339456B2 (ja) | 抗菌性塗料およびそれを用いた抗菌製品 | |
JP2002212765A (ja) | 防錆剤及び塗料組成物 | |
EP1339807A2 (de) | Verfahren zur thermisch unterstützten antimikrobiellen oberflächenausrüstung | |
Mallakpour et al. | Silver-nanoparticle-embedded antimicrobial paints | |
DE10341445A1 (de) | Antimikrobielle Antifingerprint-Beschichtung | |
JPH10204334A (ja) | 抗菌性クリア−樹脂塗料およびそれを用いた塗装金属材 |