유리질 코팅을 포함하는 주철 제품 및 이러한 제품의 제조 방법 |
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| 申请号 | KR1020130136669 | 申请日 | 2013-11-12 | 公开(公告)号 | KR1020140061267A | 公开(公告)日 | 2014-05-21 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 申请人 | 세브 에스.아.; | 发明人 | 뮐레르삐에르쟝; 뒤벙셰오렐리엉; 뻬리용쟝-뤽; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 摘要 | The present invention relates to an article, particularly to a culinary article, comprising a cast iron support having two opposite sides. According to the present invention, the article comprises a vitreous coating in the form of at least one continuous layer of a sol-gel material comprising a matrix formed from at least a metal polyalkoxylate and at least a reactive or unreactive silicone oil, the layer of sol-gel material being deposited directly on at least one of the sides of the support, and the side provided with the vitreous coating having a surface roughness Ra ranging between 3 and 15 μm with a peak count per centimeter RPc ranging between 50 and 200. The present invention also relates to a method for manufacturing a such article. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 权利要求 | 2개의 대향 측부를 갖는 주철 지지체를 포함하는 제품에 있어서, 적어도 금속 폴리알콕실레이트와 적어도 반응성 또는 비반응성 실리콘 오일로 형성된 매트릭스를 포함하는 졸-겔 재료의 적어도 연속층의 형태의 유리질 코팅을 포함하고, 상기 졸-겔 재료의 층은 상기 지지체의 측부들 중 적어도 하나에 직접 증착(deposit)되고, 유리질 코팅을 구비한 측부는 50 내지 200의 범위의 센티미터 당 피크수 RPc를 갖고, 3 내지 15㎛의 범위의 표면 조도 Ra를 갖는 것을 특징으로 하는, 제품. 제1항에 있어서, 유리질 코팅을 구비한 측부의 센티미터 당 피크수는 90 내지 120의 범위인, 제품. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지체는 층상 흑연 주철, 또는 구상 흑연 주철, 또는 흑심 주철, 또는 백심 주철, 또는 무흑연 주철, 또는 버니큘러(vermicular) 주철인, 제품. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 오일은 20℃에서 (10 내지 1000)·10 -6 ㎡·s -1 의 동점성 계수를 갖는, 제품. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 오일은 염소화 오일, 아미노 오일, 비닐화 오일, 에폭시화 오일, 메타크릴레이티드 오일, 수산화 오일 및 무수 또는 수소화 말단 오일 중에서 선택되는 반응성 오일인, 제품. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 폴리알콕실레이트는 적어도 폴리실록산을 포함하는, 제품. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 졸-겔 재료는, 또한, 상기 매트릭스 내에 분산된, 적어도 콜로이드 금속 산화물을 코팅의 총 중량에 대해 적어도 5 중량%를 포함하고, 상기 산화물은 실리카, 알루미나, 이산화 티타늄, 산화 세륨, 산화 아연, 산화 바나듐 및 산화 지르코늄을 포함하는 그룹 중에서 선택되는, 제품. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리질 코팅은, 상기 지지체의 측부들 중 하나를 기준으로, - 졸-겔 재료의, 연속적인 안료형 및/또는 플레이크형의 제1 층으로서, 상기 지지체의 측부들 중 하나에 직접 배치되는, 제1 층과, - 졸-겔 재료의, 연속적이고 투명하며 플레이크형일 수 있고 상기 제1 층을 피복하는 제2 층을 연속으로 포함하고, 상기 제1 층 및 제2 층의 졸-겔 재료는 동일하거나 상이하며, 각각 적어도 금속 폴리알콕실레이트와 적어도 반응성 또는 비반응성 실리콘 오일에 기초하여 형성된 매트릭스를 포함하는, 제품. 제8항에 있어서, 상기 제1 층의 안료는, 내열성 안료, 금속염, 써모크롬 반도전성 안료 및 이들의 조합 중에서 선택되는, 제품. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제1 층 및 제2 층의 플레이크는, 금속 플레이크, 운모 플레이크, 산화 티타늄 및/또는 산화철로 코팅된 운모 플레이크, 이산화 티타늄으로 코팅된 실리카 플레이크, 산화철로 코팅된 실리카 플레이크, 천연 진주층을 갖는 플레이크 중에서 선택되는, 제품. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 유리질 코팅의 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에, 적어도 안료를 포함하는 적어도 하나의 패턴을 갖는 데코레이션을 더 포함하는, 제품. 제11항에 있어서, 상기 데코레이션은 기능성이고, 상기 패턴은 적어도 써모크롬 반도전성 안료, 선택적으로는 내열성 안료를 갖는 써모크롬 안료 조성물을 포함하는, 제품. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리질 코팅의 제2 층 및/또는 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 배치되는 중간층은 자화 입자를 포함하고, 상기 입자는 적어도 하나의 영역에서 상기 지지체에 대하여 실질적으로 수직인, 제품. 제13항에 있어서, 상기 자화 입자는 적어도 강자성 금속을 포함하는, 제품. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제품은 음식을 수용할 수 있는 내측부와, 열원을 향하여 배치되도록 구성된 외측부를 갖는 조리 제품이고, 상기 유리질 코팅은 상기 내측부 및 외측부 중 적어도 하나에 도포되는, 제품. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제품은, 바베큐 용품, 연통(chimney) 용품, 온수 탱크, 연료 연소 스토브, 연통 배기 덕트, 욕조 및 정원 가구 등의 옥외 가구 중에서 선택되는 가열용 제품인, 제품. 주철 지지체 상에 직접 유리질 코팅을 제조하는 방법에 있어서, a) 2개의 대향 측부를 갖는 상기 지지체를 제공 및/또는 구현하는 단계와, b) 50 내지 200의 범위의 센티미터 당 피크수를 갖고, 5 내지 15㎛의 범위의 표면 조도 Ra를 얻기 위해, 코팅하고자 하는 상기 지지체의 측부 또는 측부들의 표면을 처리하는 단계와, c) 적어도 금속 알콕시드 유형의 졸-겔 전구체 및 적어도 반응성 또는 비반응성인 실리콘 오일을 포함하는 졸-겔 조성물을 제조하는 단계와, d) 졸-겔 조성물 SG를 얻기 위해 물과 산성 또는 염기성 촉매를 도입한 후 부분 축합 반응을 행함으로써 상기 졸-겔 전구체를 가수 분해하는 단계와, e) 상기 지지체의 측부들 중 적어도 하나에 졸-겔 조성물 SG의 적어도 하나의 층을 직접 도포하는 단계와, f) 200℃ 내지 400℃의 범위의 온도에서 경화시키는 단계를 포함하는, 방법. 제17항에 있어서, 상기 단계 e)와 상기 단계 f) 사이에, 졸-겔 조성물의 층으로 미리 코팅된 측부의 반대측 측부 상의 졸-겔 조성물의 적어도 하나의 층을 도포하는 단계 e')를 더 포함하는, 방법. 제17항 또는 제18항에 있어서, 40℃ 내지 90℃의 범위의 온도에서 건조시키는 단계를 더 포함하고, 상기 건조시키는 단계는 졸-겔 조성물의 층 또는 층들을 도포하는 단계와 경화시키는 단계 f) 사이에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, e1) 상기 지지체의 측부들 중 적어도 하나에, 졸-겔 조성물 SG의 연속적인 안료형 및/또는 플레이크형의 제1 층을 직접 도포하는 단계와, 그 위에, e2) 안료가 없고 플레이크를 함유할 수 있는, 졸-겔 조성물의 연속적인 제2 층이 도포되는 단계를 더 포함하는, 방법. 제20항에 있어서, 졸-겔 조성물의 제1 층 및 제2 층을 도포하는 상기 단계 e1)와 상기 단계 e2) 사이에, - 상기 제1 층을 건조시키는 단계와, 그 후에, - 적어도 반도전성 써모크롬 안료를 포함하는 적어도 하나의 데코레이션 층을 도포하는 단계를 포함하는 기능성 데코레이션을 달성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 층을 도포하는 단계는, 경화시키는 단계 f) 이전에, 건조시키는 단계 직후에 행해지는, 방법. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지체의 표면 처리는 기계적인 표면 처리, 바람직하게는 블라스팅(blasting) 또는 샷 피닝(shot peening)인, 방법. |
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| 说明书全文 |
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| 조성물 SG1 | 양(g) |
| 30%의 콜로이드 규산에서의 수용액: klebosol | 26 |
| 물 | 9 |
| 이소프로판올 | 5 |
| 블랙 안료 FA 1220 | 22 |
| 실리콘 오일 Wacker OEL CT101M | 0.6 |
| 메틸트리에톡시실란(MTES) | 37 |
| 포름산 | 0.4 |
| 총합 | 100 |
실시예 2( 비교예 ): 실리콘 오일을 제외한 참조용 졸-겔 조성물 SG를 준비한다.
이하의 표 2로 주어진 조성을 갖는 (비교예로서의) 제2 졸-겔 조성물 SG2를 조제한다.
| 조성물 SG2 | 양(g) |
| 30%의 콜로이드 규산에서의 수용액: klebosol | 26 |
| 물 | 9 |
| 이소프로판올 | 5 |
| 블랙 안료 FA 1220 | 22.6 |
| 메틸트리에톡시실란(MTES) | 37 |
| 포름산 | 0.4 |
| 총합 | 100 |
실시예 3(본 발명에 따른): 샷 피닝 가공된( shot - peened ) 회색 주철의 지지체 상에 실리콘 오일 기반 유리질 코팅을 형성한다 .
졸-겔 코팅층을 형성하도록 90 메시 크기의 각진(angular) 스테인레스 스틸 샷으로 샷 피닝 가공된 주철 지지체 상에 공압 건을 이용하여 졸-겔 조성물 SG1을 도포한다. 예비 샷 피닝 가공된 주철 지지체는, 60 피크/㎝의 센티미터 당 피크수 RPc를 갖는 7㎛의 표면 조도 Ra를 갖는다.
이후, 졸-겔 코팅층을 치밀하게 하기 위하여 250℃에서 30분 동안 제품의 열처리를 행한다.
이후, 이 제품은 식기 세척기에 투입된다.
식기 세척기 내에서의 100 사이클 후에도, 코팅의 열화는 관찰되지 않았다.
또한, 충격 내성 테스트는 양호하였으며, 이는 즉, 20N의 가해진 충격에 대하여 금속에서 박리되는 코팅의 깨짐이 관찰되지 않았다.
실시예 4( 비교예 ): 샷 피닝 가공된 회색 주철의 지지체 상에 실리콘 오일을 제외한 유리질 코팅을 형성한다 .
졸-겔 코팅층을 형성하도록, 실시예 3에서와 동일한 매체로 샷 피닝 가공된 주철 지지체 상에 공압 건을 이용하여 졸-겔 조성물 SG2를 도포한다. 그래서, 예비 샷 피닝 가공된 주철 지지체는, 실시예 3에서와 동일한 특성을 갖는 표면 조도의 상태를 갖는다.
이후, 졸-겔 코팅층을 치밀하게 하기 위하여, 30분 동안 250℃에서 제품의 열처리를 행한다.
이후, 제품은 식기 세척기에 투입된다.
식기 세척기 내에서 30 사이클 후에 관찰한 결과, 주철 상의 코팅은 양호하게 부착되어 있었고(20N의 기계 충격 테스트는 양호하였고 실시예 3에서와 같이 금속 비트(bit)는 관찰되지 않았다) 유리질 코팅막의 크랙은 없었으나, 부식 개소가 형성되었다.
코팅의 소수성은 알카리성 화합물(세제)로 채워진 식기 세척기 물을 밀어내는데 불충분하므로, 주철 지지체를 침투하여 이들 부식 개소를 생성하였다.
실시예 5( 비교예 ): 샷 피닝 가공되지 않은 회색 주철 지지체 상에 실리콘 오 일계 유리질 코팅을 형성한다.
졸 겔 코팅층을 형성하도록 샷 피닝 가공되지 않은 회색 주철 지지체 상에 공압 건을 이용하여 졸-겔 조성물 SG1을 도포한다. 주철 지지체는 충분히 매끄러웠으며, 측정된 Ra는 1㎛이었다.
이후, 졸-겔 코팅층을 치밀하게 하기 위하여, 250℃에서 30분 동안 제품의 열처리를 행하였다.
이후, 제품을 식기 세척기에서 테스트하였다.
유리질 코팅의 높은 소수성에도 불구하고, 식기 세척기에서의 20 사이클로부터 시작되는 코팅의 열화와 코팅의 심각한 분리가 관찰되었다. 따라서, 이러한 코팅은 더 이상 주철을 보호할 수 없었다.
또한, 20N의 충격 내성 테스트는 불합격되었으며, 충격 후에 금속 비트가 관찰되었다.
실시예 3과 비교예 4, 5의 비교는, 두 개의 주장하고자 하는 파라미터(세라믹 코팅에서 실리콘 오일의 존재 및 주철에 적합한 샷 피닝 가공 처리)가 유리질 코팅에 대한 양호한 식기 세척기 내성을 얻기 위하여 필수적이라는 것을 보여준다.
실시예 6(본 발명에 따른): 샷 피닝 가공된 백색 주철 지지체 상에 실리콘 오일계 유리질 코팅을 형성한다 .
(회색 주철 대신에) 백색 주철 지지체 상이라는 점 외에는, 실시예 3과 완전히 동일하게 형성한다. 60 메시 크기의 스테인레스 스틸으로 예비 샷 피닝 가공된 주철 지지체가 75 피크/㎝의 센티미터 당 피크수 RPc를 갖는 6㎛의 표면 조도 Ra를 갖는다.
식기 세척기 내성 테스트 결과(100 사이클) 및 충격 내성은 양호하였다.
