FR2837218A1 - Composition de revetement de substrat metallique - Google Patents

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Abstract

La présente invention a pour objet une composition de revêtement de substrat métallique présentant une surface extérieure libre constituée par une couche métallique à base de zinc ou d'aluminium ou d'alliage contenant du zinc ou bien de l'aluminium, caractérisée en ce qu'elle répond à la composition suivante dans laquelle les pourcentages sont exprimés en poids par rapport à la composition totale :- silicate (s) de sodium et/ou de potassium et/ou de lithium 5% - 30 % - agent de tension - 0% - 1% - eau qsp 100%.

Description

<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention a pour objet une composition de revêtement de substrat métallique à base d'une solution aqueuse de silicate de sodium et/ou de potassium et/ou de lithium.
La présente invention se rapporte également aux procédés de revêtement de cette composition sur ledit substrat métallique et aux diverses utilisations de cette composition de revêtement.
Selon la présente invention, la composition de revêtement est destinée à être appliquée sur un substrat en acier présentant une surface extérieure libre constituée par une couche métallique de zinc ou d'aluminium ou d'alliage contenant du zinc ou bien de l'aluminium.
Dans un mode de réalisation avantageux, ladite couche métallique peut avoir été déposée sur ledit substrat en acier par voie électrolytique ou par immersion à chaud.
A titre d'exemple de substrats métalliques, on mentionnera : les tôles électrozinguées : substrat en acier revêtu d'une couche de zinc appliquée par voie électrolytique, les tôles galvanisées à chaud : substrat en acier revêtu d'une couche de zinc appliquée par immersion de la dite tôle dans un bain de zinc en fusion, - GALFAN : en acier revêtu d'une couche d'alliage de zinc (95% en poids) et d'aluminium (5% en poids) appliquée par immersion dans un bain d'alliage de zinc et d'aluminium dans les mêmes proportions en fusion, GALVALUME : substrat en acier revêtu d'une couche d'alliage d'aluminium (55% en poids) et de zinc (45% en poids) appliquée par immersion dans un bain d'alliage d'aluminium et de zinc dans les mêmes proportions en fusion,
ALUSI : substrat en acier revêtu d'une couche d'alliage
<Desc/Clms Page number 2>
d'aluminium (90% en poids) et de silicium (10% en poids) appliquée par immersion dans un bain d'alliage d'aluminium et de silicium dans les mêmes proportions en fusion.
La composition de revêtement selon la présente invention est caractérisée en ce qu'elle répond à la composition suivante : - silicate(s) de sodium et/ou de potassium 5 à 30 % en poids et/ou de lithium - agent de tension 0 à 1 % en poids - eau qsp 100% en poids
Ledit silicate de sodium et/ou potassium et/ou lithium et ledit agent de tension sont explicités plus loin dans la présente description.
Sauf indication contraire, tous les pourcentages indiqués dans le cadre de la présente description sont des pourcentages exprimés en poids par rapport au poids total de ladite composition.
Avantageusement, cette composition de revêtement peut-être préparée sous forme de concentrat dans lequel le pourcentage en silicate(s) de sodium et/ou de potassium et/ou de lithium peut atteindre jusqu'à environ 40 % en poids, ou bien sous forme de poudre dans laquelle le pourcentage en silicate(s) de sodium et/ou de potassium et/ou de lithium peut atteindre jusqu'à environ 80 % en poids.
Dans le cadre de la présente invention, le silicate de sodium peut être utilisé dans ladite composition sous la forme d'une solution aqueuse de silicate de sodium de composition pondérale suivante : - Si02 20 à 40 % en poids - Na20 5 à 20 % en poids - eau qsp 100 % en poids
Cette solution de silicate de sodium peut également contenir une faible proportion de Na2CO3 de l'ordre de 0,1% en poids par rapport au poids de la solution de silicate.
Le silicate de potassium peut être utilisé dans ladite composition sous la forme d'une solution aqueuse de silicate de potassium de composition pondérale suivante :
<Desc/Clms Page number 3>
- Si02 15 à 35 % en poids - K20 5 à 35 % en poids - eau qsp 100% en poids
Le silicate de lithium peut être utilisé dans ladite composition sous la forme d'une solution aqueuse de silicate de lithium de composition pondérale suivante : - Si02 15 à 40 % en poids - Li20 1 à 10 % en poids - eau qsp 100% en poids
Au sens de la présente invention, on entend par agent de tension un additif dont la fonction est d'abaisser et de contrôler l'énergie de surface de la composition. L'énergie de surface est l'énergie nécessaire pour amener les molécules de l'intérieur du liquide de la composition à sa surface. Plus l'énergie de surface de la composition est faible, plus la mouillabilité de la surface du substrat métallique est importante. La mouillabilité est la faculté pour ledit substrat de recevoir un liquide en lui permettant de s'étaler sur la surface la plus grande possible.
A titre d'exemple d'agent de tension, on mentionnera les copolymères de polypropylèneglycol et de polyéthylèneglycol (tel que le Pluronic RE# fabriqués par B.A.S.F.), les résines à base de silicone (tel que le BYK348, fabriqué par BYK), les glycols acétyléniques (tel que le Dyno1604#, fabriqué par Air Products), les mélanges anioniques et non ioniques (tel que le Dapro W95 HS#, commercialisé par Elementis), les ammonium quaternaires (tel que le Cycloquart, fabriqué par Clariant), les alcools polyéthoxylés modifiés (tel que le Triton DF16, fabriqué par Union Carbide), ainsi que leurs mélanges compatibles.
L'agent de tension peut être ajouté à la composition selon la présente invention sous la forme d'une solution aqueuse, d'une dispersion ou d'une émulsion dans l'eau, avec ou sans co-solvant.
Avantageusement, l'eau utilisée dans la composition de revêtement selon la présente invention subit au préalable un processus de déionisation
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de telle sorte que la conductivité de cette eau soit environ inférieure à 20uS/cm.
Dans ces conditions de réalisation, le pH de la composition de revêtement pourra être un pH alcalin, de préférence sensiblement égal à 11- 12.
Selon une caractéristique de l'invention, la composition de revêtement peut en outre contenir un polymère dont la fonction est d'abaisser la température de transition vitreuse de la composition.
Lorsque ladite composition est appliquée sur un substrat et qu'elle subit ensuite une opération de séchage, la présence dudit polymère confère des propriétés d'élasticité et de souplesse au film sec de revêtement ainsi obtenu. Ledit polymère permet alors de diminuer ou d'éliminer l'apparition de craquelures au niveau du film sec de revêtement, lors d'une déformation mécanique ultérieure du substrat métallique.
A titre d'exemple dudit polymère, on mentionnera en particulier les polymères ou copolymères acryliques tels que Polysol M-19 (fabriqué par SHOWA Highpolymer Co. Ltd. ) ou le Rhodopas D-20 40# (fabriqué par Rhodia), les polyuréthanes, les alkides, les esters d'époxy, ainsi que leurs mélanges compatibles.
Avantageusement, ledit polymère peut être ajouté à la composition selon la présente invention sous la forme d'une dispersion ou d'une émulsion dans l'eau ou d'une solution aqueuse, jusqu'à 60 % exprimés en poids de matière sèche par rapport au poids total de film sec de revêtement obtenu.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la composition de revêtement peut en outre contenir un agent lubrifiant. A titre d'exemple d'agent lubrifiant, on mentionnera en particulier des polymères organiques synthétiques tels que le polytétrafluoroéthylène, le polyéthylène, le polyéthylèneglycol ou des polymères organiques naturels tels que la cire de Carnauba ou les paraffines, ainsi que leurs mélanges. Le lubrifiant est ajouté à la composition de revêtement jusqu'à 15 % en poids de matière sèche, de
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préférence entre 5 et 15 % en poids de matière sèche par rapport au poids total de film sec de revêtement obtenu.
Dans la pratique, il s'est avéré que le lubrifiant puisse nécessiter un stabilisant afin d'éviter une séparation de phases dans la composition de revêtement.
A titre d'exemple de stabilisant, on mentionnera en particulier, les argiles organophiles (naturelles ou synthétiques), les dérivés de silice, les dérivés cellulosiques, la gomme de xanthane ou les épaississants associatifs de type polyuréthane ou acrylique, ainsi que leurs mélanges.
De façon avantageuse, la quantité de stabilisant ajoutée à la composition selon l'invention est comprise entre environ 0,1 et 5% exprimés en poids de matière sèche par rapport au poids total de film sec de revêtement obtenu.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la composition de revêtement peut en outre être additionnée d'un agent anti-mousse choisi de façon compatible avec les autres constituants de la composition de revêtement et dont la quantité optimale est déterminée selon les expérimentations classiques de routine connues de l'homme du métier.
Dans les conditions de réalisation de la composition selon la présente invention, ladite composition pourra être essentiellement dépourvue de solvant organique. En effet, les solvants organiques se sont avérés dans la pratique peu compatibles avec les silicates de sodium et/ou de potassium et/ou de lithium, constituants principaux de la composition de revêtement.
Avantageusement, la composition de revêtement pourra présenter une valeur de tension superficielle comprise entre 20 et 50 Dynes . cm-1 (20mN . m-1 et 50mN . m-1), de préférence entre 22 et 45 Dynes . cm-1 (22mN . m-1 et 45mN . m-1).
La présente invention se rapporte également à un procédé de revêtement d'un substrat métallique qui comprend l'application de la composition de revêtement préalablement décrite sur la surface dudit substrat.
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Dans le cadre de la présente invention, l'application de la composition de revêtement préalablement décrite est réalisée au cours d'une opération qui consiste à déposer un film humide de ladite composition, de faible épaisseur appropriée, suivie d'une opération de séchage dudit substrat métallique ainsi revêtu, donnant naissance à un film sec de revêtement dudit substrat.
Avantageusement, l'épaisseur de film humide de la composition de revêtement déposé sur le substrat métallique est comprise entre 0,3 et 30 m et le film humide est appliqué à raison de 0,6 à 24 g/m2.
Le procédé objet de la présente invention peut être réalisé en ligne, après l'étape de revêtement métallique de zinc ou d'aluminium ou d'alliage contenant du zinc ou bien de l'aluminium du substrat en acier, ou sur ligne de reprise telle que sur ligne de pré-laquage ( coil-coating ).
Conformément au procédé objet de la présente invention, l'opération de dépôt du film humide de la composition de revêtement sur le substrat métallique peut être avantageusement effectuée par pulvérisation, par aspersion suivie d'une opération d'essorage, par trempage suivi d'une opération d'essorage ou au moyen d'un système d'enduction composé d'au moins un rouleau.
Dans le cas de l'aspersion ou du trempage, l'opération d'essorage permet de contrôler l'épaisseur du film humide déposé sur le substrat métallique. Cette opération d'essorage peut être avantageusement réalisée à l'aide d'un jeu de rouleaux essoreurs.
Dans un mode de réalisation avantageux de la présente invention, l'opération de séchage du substrat métallique revêtu du film humide est réalisée par chauffage du substrat métallique de manière à porter ce dernier à une température comprise entre la température ambiante et 240 C. Cette opération de séchage est avantageusement réalisée par chauffage du substrat métallique de manière à porter ce dernier de préférence à une température d'au moins environ 35 C pendant une durée maximale de 10 secondes, de préférence de 5 secondes. L'opération de chauffage du
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substrat métallique peut être réalisée directement par induction, ou indirectement par convection ou par infra rouge.
Avantageusement, l'opération de séchage est conduite afin d'obtenir une épaisseur de film sec de revêtement comprise entre 0,05 et 0,60 m et de façon à obtenir un poids de couche de film sec de revêtement compris entre 0,2 g/m2 et 1,2 g/m2.
Selon un exemple particulier du procédé objet de la présente invention, les opérations de dépôt du film humide et de séchage sont réalisées entre les opérations de revêtement métallique à base de zinc ou d'aluminium ou d'alliage contenant du zinc ou bien de l'aluminium du substrat en acier et de bobinage final.
La présente invention se rapporte également aux diverses utilisations de la composition de revêtement objet de la présente invention.
Selon une caractéristique de la présente invention, la composition de revêtement peut être utilisée en tant que couche de protection anti-corrosion de tôles métalliques lorsqu'elle est appliquée sur lesdites tôles.
Avantageusement, ladite composition peut être utilisée en tant que couche de protection anti-corrosion de tôles métalliques destinées à être temporairement stockées.
Lorsque ladite composition de revêtement est appliquée sur un substrat métallique que l'on fait passer dans des bains de dégraissage, comme par exemple au cours d'une gamme peinture automobile, la résistance chimique de la couche de revêtement obtenue dépend de multiples paramètres, dont notamment : - la température de séchage dudit substrat revêtu du film humide lors du procédé d'application de la composition de revêtement, - la température des bains de dégraissage, ou - le temps d'immersion du substrat dans les bains de dégraissage.
Par exemple, lors des bains de dégraissage d'une gamme peinture automobile, une couche de film de revêtement sec selon la présente invention, lorsqu'elle a été appliquée sur un substrat métallique puis séchée à 240 C, résiste complètement aux dits bains de dégraissage. En revanche,
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lorsqu'elle a été séchée à 145 C, ladite couche de film de revêtement sec est partiellement solubilisée par les bains de dégraissage et lorsqu'elle a été séchée à 50 C, elle est complètement solubilisée par les bains de dégraissage.
Avantageusement, la composition de revêtement peut être utilisée en tant que couche de lubrification lorsqu'elle contient en outre un agent lubrifiant et qu'elle est appliquée sur des tôles métalliques en vue de leur mise en forme, en particulier en vue du pliage, du cintrage et de l'emboutissage desdites tôles métalliques.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, la composition de revêtement peut être utilisée en tant qu'agent anti-empreintes digitales ( anti-fingerprint ). Dans la pratique, on a pu observer que des tôles métalliques recouvertes de la composition de revêtement objet de la présente invention peuvent être manipulées telles quelles, sans que des traces de doigts restent ultérieurement imprimées sur lesdites tôles métalliques.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, la composition de revêtement peut être appliquée sur des pièces de substrat métallique destinées à être soudées.
Dans le cas où des films de revêtement de faible épaisseur sont appliqués, lesdits substrats ainsi revêtus conservent leur propriété de soudabilité et les opérations de soudage peuvent se faire directement.
Dans le cas où le film de revêtement est d'épaisseur plus importante, la composition de revêtement peut nécessiter l'ajout de pigments conducteurs tels que le phosphure de fer, le silicate d'ammonium, le nickel, le tungstène, le zinc et le carbone.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière des exemples ci-après. Ces exemples sont donnés à titre indicatif et non limitatif.
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Exemple 1 : Composition de revêtement à base de silicate de sodium (A)
Dans la composition de revêtement (A) formulée ci-après, on utilise : # la solution de silicate de sodium (20N32, fabriquée par Rhodia) répondant à la composition pondérale suivante : - Si02 28,6 % en poids - Na20 8,9 % en poids - Na2CO3 0,1 % en poids - eau qsp 100% en poids # l'agent de tension : Copolymère de polypropylèneglycol et de polyéthylèneglycol avec 10% de polyéthylèneglycol dans la molécule (Pluronic PE 3100 fabriqué par B.A.S.F.).
Dans un bécher de 5 litres, équipé d'un disperseur Rayneri de type 33/300 et d'une turbine défloculeuse de diamètre 85 mm, introduire 1463,6 g d'eau déionisée, ajouter sous agitation (vitesse 250 t/min) 4 g de Pluronic PE 3100, laisser mélanger 10 minutes à 350 t/min, ajouter sous agitation (vitesse 250 t/min) 2 532,4 g de solution de silicate de sodium (20N32) et laisser mélanger 30 minutes à 350 t/min.
Figure img00090001
<tb>
<tb>
Composition <SEP> % <SEP> massique
<tb> de <SEP> revêtement <SEP> (A)
<tb> Silicate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 23,7
<tb> Agent <SEP> de <SEP> tension <SEP> 0,1
<tb> Eau <SEP> 76,2 <SEP>
<tb>
<Desc/Clms Page number 10>
Exemple 2 : Composition de revêtement lubrifié à base de silicate de sodium (B)
Dans la composition de revêtement (B) formulée ci-après, on utilise : # la solution silicate de sodium 20N32 utilisée à l'exemple 1 dans la composition (A), # une émulsion dans l'eau à 45% en poids de matière sèche de polymère acrylique Polysol M-19, fabriqué par SHOWA Highpolymer
Co. Ltd, # une émulsion dans l'eau à 45% en poids de matière sèche de polyéthylène MICHEM# Emulsion 45745, fabriqué par MICHELMAN, # une dispersion dans l'eau à 41 % en poids de matière sèche de polytétrafluoroéthylène MICHEM Glide 5, fabriqué par MICHELMAN.
Dans un pot plastique de 0,8 litre équipé d'un disperseur Rayneri de type 33/300 et d'une turbine défloculeuse de diamètre 55 mm, introduire 385,3 g d'eau déionisée, ajouter sous agitation faible (vitesse 250 t/min) 14,9 g de Polysol M-19, mélanger 5 minutes, ajouter sous agitation faible (vitesse 250 t/min) 17,2 g de MICHEM Emulsion 45745, mélanger 5 minutes, ajouter sous agitation faible (vitesse 250 t/min) 9,7 g de MICHEM Glide 5, mélanger 5 minutes, ajouter sous agitation faible (vitesse 250 t/min) 172,9 g de solution de silicate de sodium (20N32) puis laisser mélanger 30 minutes sous faible agitation (vitesse 250 t/min).
<Desc/Clms Page number 11>
Figure img00110001
<tb>
<tb>
Composition <SEP> de <SEP> revêtement <SEP> lubrifié <SEP> % <SEP> massique
<tb> (B)
<tb> Silicate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 10,8
<tb> Polytétrafluoroéthylène <SEP> (PTFE) <SEP> 0,7 <SEP>
<tb> Polyéthylène <SEP> (PE) <SEP> 1,3 <SEP>
<tb> Polymère <SEP> acrylique <SEP> 1,1
<tb> Eau <SEP> 86,1 <SEP>
<tb> Composition <SEP> de <SEP> revêtement <SEP> lubrifié <SEP> % <SEP> exprimé <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> matière
<tb> (B) <SEP> sèche
<tb> Silicate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 78
<tb> Polymère <SEP> acrylique <SEP> 8
<tb> PTFE <SEP> et <SEP> PE <SEP> 14 <SEP>
<tb>
Exemple 3 : Composition de revêtement à base de silicate de potassium ICI
Dans la composition de revêtement (C) formulée ci-après, on utilise : # la solution de silicate de potassium (K4/2, fabriqué par CLARIANT) répondant à la composition pondérale suivante : - SiO2 26,5 % en poids - K2O 12,9 % en poids - eau qsp 100% # l'agent de tension Pluronic PE 3100 utilisé à l'exemple 1 dans la composition (A).
Dans un bécher de 5 litres équipé d'un disperseur Rayneri de type 33/300 et d'une turbine défloculeuse de diamètre 85 mm, introduire 1535,2 g
<Desc/Clms Page number 12>
d'eau déionisée, ajouter sous agitation (vitesse 250 tlmin) 4 g de Pluronic PE 3100, laisser mélanger 10 minutes à 350 t/min, ajouter sous agitation (vitesse 250 t/min) les 2460,8 g de solution de silicate de potassium K4/2 puis laisser mélanger 30 minutes à 350 t/min.
Figure img00120001
<tb>
<tb>
Composition <SEP> % <SEP> massique
<tb> de <SEP> revêtement <SEP> #
<tb> Silicate <SEP> de <SEP> potassium <SEP> 24,2
<tb> Agent <SEP> de <SEP> tension <SEP> 0,1
<tb> Eau <SEP> 75,7 <SEP>
<tb>
Exemple 4 : Composition de revêtement à base de silicate de lithium (D) Dans la composition de revêtement (D) formulée ci-après, on utilise : # la solution de silicate de lithium (KLEBOFON 3#, fabriqué par
CLARIANT) répondant à la composition pondérale suivante : - Si02 21 % en poids - Li20 2. 9 % en poids - eau qsp 100%
Dans un bécher de 5 litres équipé d'un disperseur Rayneri de type 33/300 et d'une turbine défloculeuse de diamètre 85 mm, introduire 596 g d'eau déionisée, ajouter sous agitation (vitesse 250 t/min) 4~g de Pluronic PE 3100, laisser mélanger 10 minutes à 350 t/min, ajouter sous agitation (vitesse 250 t/min) les 3400 g de solution de silicate de lithium KLEBOFON 3#.
<Desc/Clms Page number 13>
Figure img00130001
<tb>
<tb>
Composition <SEP> % <SEP> massique
<tb> de <SEP> revêtement <SEP> (D)
<tb> Silicate <SEP> de <SEP> lithium <SEP> 20.3 <SEP>
<tb> Agent <SEP> de <SEP> tension <SEP> 0,1
<tb> Eau <SEP> ~ <SEP> - <SEP> ~~ <SEP> 79'6 <SEP>
<tb>
Exemple 5 : Energie de surface de la composition de revêtement en fonction de l'agent de tension.
Ces tests de détermination d'énergie de surface ont été réalisés selon les normes DI N53914 ou ASTM D 971 (test selon Du Noüy).
Les tests de mesure de l'énergie de surface regroupés dans le tableau ci-dessous ont été réalisés à partir de la solution de silicate de sodium (20N32) utilisée à l'exemple 1, à laquelle différents agents de tension ont été ajoutés.
<Desc/Clms Page number 14>
Figure img00140001
<tb>
<tb>
Tension
<tb> Agent <SEP> de <SEP> tension <SEP> % <SEP> de
<tb> massique <SEP> surface
<tb> (dynes/cm)
<tb> Solution- <SEP> 0 <SEP> 42 <SEP> - <SEP> 45 <SEP>
<tb> (20N32#)
<tb> Solution <SEP> Copolymère <SEP> de <SEP> polypropylèneglycol <SEP> et <SEP> de <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP> 0,5 <SEP> 36 <SEP> - <SEP> 38 <SEP>
<tb>
Figure img00140002

(20N328) + polyéthylèneglycol non ionique (Pluronic PE
Figure img00140003
<tb>
<tb> Agent <SEP> de
<tb> tension <SEP> 3100, <SEP> fabriqué <SEP> par <SEP> B.A.S.F.)
<tb> Solution <SEP> Polyéther <SEP> modifié <SEP> silicone <SEP> (BYK <SEP> 343#, <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP> 0,5 <SEP> 22 <SEP> - <SEP> 23 <SEP>
<tb> (20N32) <SEP> +
<tb> Agent <SEP> de <SEP> fabriqué <SEP> par <SEP> BYK)
<tb> tension
<tb> Solution <SEP> Glycol <SEP> acétylénique <SEP> non <SEP> ionique <SEP> (Dynol <SEP> 604 <SEP> 0,1 <SEP> 27 <SEP> - <SEP> 28 <SEP>
<tb> (20N32#) <SEP> + <SEP> AIR@, <SEP> fabriqué <SEP> par <SEP> PRODUCTS)
<tb> tension
<tb> Solution <SEP> Mélange <SEP> anionique <SEP> et <SEP> non <SEP> ionique <SEP> (Dapro <SEP> 0,1 <SEP> 27 <SEP> - <SEP> 29 <SEP>
<tb> (20N32#)+ <SEP> W95HS# <SEP> commercialisé <SEP> par <SEP> ELEMENTIS)
<tb> tension
<tb> Solution <SEP> Ammonium <SEP> quaternaire <SEP> (Cycloquart# <SEP> 0,4 <SEP> 36 <SEP> - <SEP> 38 <SEP>
<tb> Agent <SEP> de <SEP> fabriqué <SEP> par <SEP> CLARIANT)
<tb> tension
<tb> Solution <SEP> Alcool <SEP> polyéthoxylé <SEP> modifié <SEP> non <SEP> ionique <SEP> 0,1 <SEP> 32 <SEP> - <SEP> 33 <SEP>
<tb> Agent <SEP> de* <SEP> + <SEP> (Triton <SEP> DF <SEP> 16# <SEP> fabriqué <SEP> par <SEP> UNION
<tb> tension <SEP> CARBIDE)
<tb>
<Desc/Clms Page number 15>
Exemple 6 : Tests de lubrification et de corrosion 6-1) Tests de lubrification
Ces tests ont été réalisés sur des échantillons de substrat métallique revêtus d'une composition selon la présente invention répondant à la composition suivante (% exprimés en poids de matière sèche par rapport au film sec de revêtement obtenu): - 78% de silicate de sodium (à partir de la solution de silicate de sodium 20N32 de l'exemple 1), - 8% de polymère acrylique (émulsion dans l'eau à 45% en poids de matière sèche de polymère acrylique Polysol M-19, fabriqué par SHOWA
Highpolymer Co. Ltd), - 14% d'agent lubrifiant, dont on fait varier la nature et la composition comme décrit dans le tableau ci-dessous.
Le test consiste à soumettre l'échantillon de substrat métallique à un frottement sur une longueur d'environ 50 mm (voir figure 1 ).
Les échantillons sont d'un format de 50 mm x 200 mm et sont traités sur les 2 faces.
Une force latérale (FL) est imposée à l'échantillon et celui-ci est soumis à une traction à vitesse constante de 20 mm/min. La force de traction FT est mesurée après une distance de frottement de 50 mm.
La valeur de coefficient de frottement est exprimée par le rapport : force de traction FT Coefficient de frottement u = ######### = -
2 x force latérale 2FL
Ce test permet de déterminer la qualité de lubrification des film de revêtements testés. Plus la valeur de u est faible et plus la lubrification est bonne.
La température de mesure est de 21~ 2 C.
Les poids de couche de film sec de revêtement déposé sur les échantillons de substrat métallique est compris entre 1 et 1,2 g/m2.
<Desc/Clms Page number 16>
Les mesures reportées dans le tableau ci-dessous ont été obtenues pour une force latérale FL de 500 daN.
L'échantillon de référence est une tôle électrozinguée (7,5 m sur chaque face) sur laquelle une couche d'huile ANTICORRIT 4107 S# (fabricant FUCHS) à été appliquée à hauteur de 2,5 g/m2 sur chacune des faces. Cette huile est largement utilisée dans l'industrie automobile en tant que lubrifiant de tôles destinées à l'emboutissage.
Figure img00160001
<tb>
<tb>
Composition <SEP> Composition <SEP> de <SEP> l'agent <SEP> lubrifiant <SEP> contenu <SEP> dans <SEP> p
<tb> de <SEP> la <SEP> composition <SEP> de <SEP> revêtement <SEP> (pourcentages
<tb> revêtement <SEP> exprimés <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> matière <SEP> sèche)
<tb> (B1) <SEP> 75% <SEP> PTFE <SEP> 0,18 <SEP>
<tb> 25% <SEP> PEG
<tb> (B2) <SEP> 50% <SEP> PTFE <SEP> 0,176 <SEP>
<tb> 50% <SEP> PEG
<tb> (B3) <SEP> 25% <SEP> PTFE <SEP> 0,177 <SEP>
<tb> 25% <SEP> PEG
<tb> 50% <SEP> PE
<tb> (B4) <SEP> 17%PTFE <SEP> 0,169
<tb> 50% <SEP> PEG
<tb> 33% <SEP> PE
<tb> (B5) <SEP> 34% <SEP> PTFE <SEP> 0,178 <SEP>
<tb> 66% <SEP> PE
<tb> (B6) <SEP> 100% <SEP> PEG <SEP> 0,203 <SEP>
<tb> Echantillon <SEP> de <SEP> - <SEP> 0,425 <SEP>
<tb> référence
<tb>
PTFE= Polytétrafluoroéthylène PEG= Polyéthylène glycol PE= Polyéthylène
<Desc/Clms Page number 17>
Les coefficients de frottement des échantillons revêtus d'un film sec de composition selon la présente invention (B1) à (B6) sont inférieurs au coefficient de frottement de l'échantillon de référence. Ceci indique que la lubrification des échantillons revêtus d'un film sec de composition selon la présente invention (B1) à (B6) est meilleure que celle de l'échantillon de référence.
6-2) Tests de corrosion 6-2-1) Tests de corrosion accélérée
Figure img00170001
<tb>
<tb> Echantillon <SEP> Echantillon <SEP> d'acier <SEP> galvanisé <SEP> à <SEP> chaud <SEP> (10um)
<tb> d'acier <SEP> revêtu <SEP> d'un <SEP> film <SEP> sec <SEP> de <SEP> revêtement <SEP> selon <SEP> la
<tb> galvanisé <SEP> à <SEP> composition <SEP> (A) <SEP> avec <SEP> un <SEP> poids <SEP> de <SEP> couche <SEP> égal <SEP> à <SEP> : <SEP>
<tb> chaud(10
<tb> pm) <SEP> de <SEP> 0,3 <SEP> g/m2 <SEP> 0,6 <SEP> g/m2 <SEP> 0,9 <SEP> g/m2 <SEP> 1,2 <SEP> g/m2
<tb> référence
<tb> Test <SEP> Rouille <SEP> Modification <SEP> Pas <SEP> de <SEP> Pas <SEP> de <SEP> Pas <SEP> de
<tb> d'humidotherme <SEP> blanche <SEP> sur <SEP> de <SEP> l'aspect: <SEP> modification <SEP> modification <SEP> modification
<tb> (durée <SEP> 15 <SEP> 100% <SEP> de <SEP> la <SEP> Rouille <SEP> d'aspect <SEP> d'aspect <SEP> d'aspect
<tb> cycles) <SEP> réalisé <SEP> surface <SEP> blanche <SEP> sur
<tb> selon <SEP> la <SEP> norme <SEP> (après <SEP> 5 <SEP> 70% <SEP> de <SEP> la
<tb> DIN <SEP> 50017 <SEP> cycles <SEP> surface
<tb> seulement)
<tb> Test <SEP> de <SEP> Rouille <SEP> Rouille <SEP> Rouille <SEP> Rouille <SEP> Pas <SEP> de
<tb> brouillard <SEP> salin <SEP> blanche <SEP> sur <SEP> blanche <SEP> sur <SEP> blanche <SEP> sur <SEP> blanche <SEP> sur <SEP> modification
<tb> (durée <SEP> 48 <SEP> 100% <SEP> de <SEP> la <SEP> 60% <SEP> de <SEP> la <SEP> 20% <SEP> de <SEP> la <SEP> moins <SEP> de <SEP> d'aspect
<tb> heures) <SEP> réalisé <SEP> surface <SEP> surface <SEP> surface <SEP> 5% <SEP> de <SEP> la
<tb> selon <SEP> la <SEP> norme <SEP> (après <SEP> 24 <SEP> surface
<tb> ISO <SEP> 9227 <SEP> heures
<tb> seulement)
<tb>
<Desc/Clms Page number 18>
6-2-2) Tests de corrosion naturelle
Ces tests ont consisté à exposer des échantillons galvanisés aux intempéries naturelles dans un environnement extérieur industriel.
Figure img00180001
<tb>
<tb>
Echantillon <SEP> d'acier <SEP> Echantillon <SEP> d'acier
<tb> galvanisé <SEP> à <SEP> chaud <SEP> (10 <SEP> galvanisé <SEP> à <SEP> chaud
<tb> m) <SEP> de <SEP> référence <SEP> (10um) <SEP> revêtu <SEP> d'un <SEP> film
<tb> sec <SEP> de <SEP> revêtement <SEP> selon
<tb> la <SEP> composition <SEP> (A) <SEP> avec
<tb> un <SEP> poids <SEP> de <SEP> couche
<tb> compris <SEP> entre <SEP> 0,6 <SEP> et <SEP> 0,9
<tb> g/m2
<tb> Durée <SEP> Modification <SEP> de <SEP> l'aspect <SEP> : <SEP> Pas <SEP> de <SEP> modification
<tb> d'exposition <SEP> extérieure: <SEP> 6 <SEP> Rouille <SEP> blanche <SEP> sur <SEP> 100% <SEP> d'aspect
<tb> mois <SEP> de <SEP> la <SEP> surface
<tb> Durée <SEP> Modification <SEP> de <SEP> l'aspect <SEP> : <SEP> Modification <SEP> d'aspect
<tb> d'exposition <SEP> extérieure <SEP> : <SEP> 9 <SEP> Rouille <SEP> blanche <SEP> amplifiée <SEP> faible <SEP> (léger <SEP> ternissement)
<tb> mois <SEP> sur <SEP> 100% <SEP> de <SEP> la <SEP> surface
<tb>

Claims (33)

  1. REVENDICATIONS 1. Composition de revêtement de substrat métallique présentant une surface extérieure libre constituée par une couche de zinc ou d'aluminium ou d'alliage contenant du zinc ou bien de l'aluminium, caractérisée en ce qu'elle répond à la composition suivante dans laquelle les pourcentages sont exprimés en poids par rapport à la composition totale: - silicate(s) de sodium et/ou de potassium et/ou de lithium 5% - 30 % - agent de tension 0% - 1% - eau qsp 100%
  2. 2. Composition de revêtement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le silicate de sodium est utilisé dans la composition sous la forme d'une solution aqueuse de silicate de sodium de composition pondérale suivante : - Si02 20 % - 40 % - Na20 5% - 20 % - eau qsp 100%
  3. 3. Composition de revêtement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le silicate de potassium est utilisé dans la composition sous la forme d'une solution aqueuse de silicate de potassium de composition pondérale suivante : - Si02 15 % - 35% - K20 5% - 35 % - eau qsp 100%
  4. 4. Composition de revêtement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le silicate de lithium est utilisé dans la composition sous la forme d'une solution aqueuse de silicate de lithium de composition pondérale suivante: - Si02 15 % - 40 % - Li20 1% - 10 %
    <Desc/Clms Page number 20>
    - eau qsp 100%
  5. 5. Composition de revêtement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'agent de tension est en particulier un copolymère de polypropylèneglycol et de polyéthylèneglycol, une résine à base de silicone, un glycol acétylénique, un mélange anionique et non ionique, un ammonium quaternaire, un alcool polyéthoxylé modifié ou un de leurs mélanges compatibles.
  6. 6. Composition de revêtement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle présente un pH alcalin, de préférence sensiblement égal à 11-12.
  7. 7. Composition de revêtement selon l'une des revendication 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un polymère dont la fonction est d'abaisser la température de transition vitreuse de ladite composition, en particulier un polymère ou copolymère acrylique, un polyuréthane, un alkide, un ester d'époxy, ou un de leurs mélanges compatibles.
  8. 8. Composition de revêtement selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit polymère est ajouté à ladite composition sous la forme d'une dispersion ou d'une émulsion dans l'eau ou d'une solution aqueuse.
  9. 9. Composition de revêtement selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit polymère est ajouté à ladite composition jusqu'à 60 % exprimés en poids de matière sèche par rapport au poids total de film sec de revêtement.
  10. 10. Composition de revêtement selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle contient en outre un agent lubrifiant, en particulier le polytétrafluoroéthylène, le polyéthylène, le polyéthylèneglycol, la cire de Camauba, ou la paraffine ainsi que leurs mélanges.
    <Desc/Clms Page number 21>
  11. 11. Composition de revêtement selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'agent lubrifiant est ajouté à ladite composition de revêtement jusqu'à 15 % en poids de matière sèche, de préférence entre 5 et 15 % en poids de matière sèche par rapport au poids total de film sec de revêtement.
  12. 12. Composition de revêtement selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un agent anti-mousse.
  13. 13. Composition de revêtement selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée par une valeur de tension superficielle comprise entre 20mN . m-1 et 50mN . m-1, de préférence entre 22mN . m-1 et 45mN . m-1.
  14. 14. Substrat métallique revêtu à l'aide d'une composition selon l'une des revendications 1 à 13.
  15. 15. Procédé d'application sur substrat métallique présentant une surface extérieure libre constituée par une couche métallique à base de zinc ou d'aluminium ou d'alliage contenant du zinc ou bien de l'aluminium, à l'aide d'une composition selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte une opération consistant à déposer un film humide de ladite composition, de faible épaisseur appropriée, suivie d'une opération de séchage du substrat métallique ainsi revêtu, donnant naissance à un film sec de revêtement dudit substrat.
  16. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le film de la composition de revêtement est déposé sous la forme d'un film humide d'épaisseur comprise entre 0,3 m et 30 m.
  17. 17. Procédé selon l'une des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que le film de la composition de revêtement est déposé sous la forme d'un film humide appliqué à raison de 0,6 g/m2 à 24 g/m.2
    <Desc/Clms Page number 22>
  18. 18. Procédé selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que l'opération de dépôt du film humide est effectuée par pulvérisation.
  19. 19. Procédé selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que l'opération de dépôt du film humide est effectuée par aspersion suivie d'une opération d'essorage du film humide déposé afin de permettre le contrôle de son épaisseur.
  20. 20. Procédé selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que l'opération de dépôt du film humide est effectuée par trempage suivi d'une opération d'essorage afin de contrôler l'épaisseur du film humide déposé.
  21. 21. Procédé selon l'une des revendications 19 et 20, caractérisé en ce que l'opération d'essorage est réalisée à l'aide d'un jeu de rouleaux essoreurs.
  22. 22. Procédé selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que l'opération de dépôt du film humide est effectuée au moyen d'un système d'enduction composé d'au moins un rouleau.
  23. 23. Procédé selon l'une des revendications 15 à 22, caractérisé en ce que l'opération de séchage est réalisée par chauffage du substrat métallique de manière à porter ce dernier à une température comprise entre la température ambiante et 240 C.
  24. 24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que l'opération de séchage est réalisée par chauffage du substrat métallique de manière à porter ce dernier de préférence à une température d'au moins environ 35 C pendant une durée maximale de 10 secondes ou de préférence de 5 secondes.
    <Desc/Clms Page number 23>
  25. 25. Procédé selon l'une des revendications 15 à 24, caractérisé en ce que l'opération de séchage est conduite afin d'obtenir une épaisseurfinale de film sec de revêtement comprise entre 0,05 m et 0,60 m.
  26. 26. Procédé selon l'une des revendications 15 à 25, caractérisé en ce que l'opération de séchage est conduite de façon à obtenir un poids de couche de film sec de revêtement compris entre 0,2 g/m2 à 1,2 g/m2.
  27. 27. Procédé selon l'une des revendications 15 à 26, caractérisé en ce que les opérations de dépôt du film humide et de séchage sont réalisées entre les opérations de revêtement métallique à base de zinc ou d'aluminium ou d'alliage contenant du zinc ou bien de l'aluminium dudit substrat métallique et de bobinage final.
  28. 28. Utilisation d'une composition de revêtement selon l'une des revendications 1 à 13 pour la protection anti-corrosion de tôles métalliques.
  29. 29. Utilisation d'une composition de revêtement selon l'une des revendications 10 et 11 pour assurer la lubrification de tôles métalliques en vue de leur mise en forme, en particulier en vue du pliage, du cintrage et de l'emboutissage desdites tôles.
  30. 30. Utilisation d'une composition de revêtement selon l'une des revendications 1 à 13 en tant qu'agent anti-empreintes digitales, en particulier pour des tôles métalliques utilisées telles quelles.
  31. 31. Utilisation d'une composition de revêtement selon l'une des revendications 1 à 13, pour le revêtement de pièces de substrat métallique destinées à être soudées.
  32. 32. Utilisation d'une composition de revêtement selon la revendication 31 permettant un soudage direct.
    <Desc/Clms Page number 24>
  33. 33. Utilisation d'une composition de revêtement selon la revendication 32 comportant en outre des pigments conducteurs tels que du phosphure de fer, du silicate d'ammonium, du nickel, du tungstène, du zinc et du carbone dans le cas d'application de film de revêtement épais.
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