СПОСОБ ОЧИСТКИ И ЗАЩИТЫ ТВЕРДЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ (ЕГО ВАРИАНТЫ), УСТРОЙСТВО И МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК B05D3/00 B05D3/12 B05C9/00 B05C9/02 B05C9/10 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано, например, в качестве способов очистки и защиты твердых поверхностей, устройства и материалов для его осуществления.

Известны способ очистки и защиты твердых поверхностей, устройства и материал для его осуществления (RU 2011518A, 1992).

Известен также способ очистки и защиты твердых поверхностей, включающий подготовку поверхности, нанесение на нее защитного покрытия и его отверждение (RU 2078691A, 1992).

Известно также устройство для осуществления способа очистки и защиты твердых поверхностей, содержащее корпус в виде головки с крышкой со впускным и выпускным отверстиями и штуцер, соединенный шлангом с насосом высокого давления подачи очищающей жидкости (RU 2036089A, 1992).

Известен также материал для очистки твердых поверхностей, содержащий водный раствор, взаимодействующий с твердой поверхностью препаратов (RU 2078691 A, 1992).

Известен также материал защиты твердых поверхностей, содержащий отвержденные в атмосфере полимеры, в качестве которых выбраны полисилоксаны (US 4301197 A, 1981).

Недостатком известных способов, устройств и материалов является относительно небольшой срок сохранения защитных свойств, нанесенного защитного покрытия.

Решаемой технической задачей в соответствии с изобретением является существенное повышение эффективности использования известных способов, устройств и материалов с достижением технического результата в отношении увеличения сроков сохранения защитных свойств, нанесенного защитного покрытия.

В качестве кратких сведений, раскрывающих сущность изобретения, следует отметить, что достигаемый технический результат обеспечивают с помощью предложенного способа очистки и защиты твердых поверхностей, включающего подготовку поверхности, нанесение на нее защитного покрытия и его отверждение. Отличительными особенностями предложенного способа является то, что подготовку поверхности производят путем ее струйно-абразивной очистки до обнажения отверстий поверхностных пор с суммарной площадью S₁ их отверстий, которую выбирают по отношению к величине S₂ очищенной поверхности в пределах 1≤(S₁+S₂)/S₂≤1,3. При этом производят удаление поверхностных слоев, минимальные значения толщины d₁ и максимальные значения толщины d₂ которых выбирают в пределах 1≤ (d₁ + d₂)/d₂≤ 2. Затем наносят защитный слой преимущественно в виде растворов полисилоксанов, обеспечивая их проникновение в обнаженные поры на глубины, минимальные значения d₃ и максимальные значения d₄ которых выбирают в пределах 5,1 • 10^-2≤ d₃/d₄ ≤ 0,53. После этого отверждают нанесенное покрытие выдержкой его в течение времени от 6 до 24 ч в диапазоне температур, минимальные значения Т₁ и максимальные значения T₂ которых выбирают в пределах 8,1 • 10^-2≤ T₁/T₂ ≤ 1, и поддержании значений влажности воздуха в пределах от 30 до 100%.

Отличительными особенностями предложенного способа является также то, что в процессе очистки удаляют поверхностные слои загрязнений и/или окисных пленок и/или материала твердой поверхности в пределах:
1< = (d15

+d16+d17+d25+d26+d27)/(d25+d26+d27)< = 2,
где
d15 - минимальная толщина удаляемого слоя загрязнений,
d25 - максимальная толщина удаляемого слоя загрязнений,
d16 - минимальная толщина удаляемого слоя окисных пленок,
d26 - максимальная толщина удаляемого слоя окисных пленок,
d17 - минимальная толщина удаляемого слоя поверхностной обрабатываемой области материала,
d27 - максимальная толщина удаляемого слоя поверхностной обрабатываемой области материала.

Отличительными особенностями предложенного способа является также то, что удаление поверхностных слоев производят путем гидроабразивной обработки поверхности, поддерживая расход P жидкости в пределах 0,14 л/с ≤ P ≤ 0,28 л/с с относительным содержанием объема V₁ абразива в объеме V₂ подаваемой жидкости в пределах 1,05 ≤ (V₁+V₂)/V₂ ≤ 1,15 и давление струи в пределах 150 - 500 бар.

Отличительными особенностями предложенного способа является также то, что поверхностный слой химически преобразуют посредством нанесения на него алкалоидных соединений в виде пасты с выдержкой ее на поверхности в течение времени от 5 до 30 мин при температурах от 5 до 30^oC и смывают преобразованный слой струей жидкости, которую турбулизуют до значений, определяемых числом Рейнольдса в пределах 0,75-1,5. Жидкость направляют на поверхность со скоростью, минимальные W₁ и максимальные W₂ значения которой поддерживают в диапазоне 1,2 ≤ (W₁+W₂)/W₂ ≤ 2 под давлением 150-200 бар, придавая ей вращательное движение с угловой скоростью от 1 рад^-1 до 3 рад^-1 и поддерживая соотношение минимальных P₁ и максимальных P₂ значений расхода жидкости в пределах 1,3≤ (P₁+P₂)/P₂ ≤ 2.

В качестве кратких сведений, раскрывающих сущность изобретения, следует также отметить, что достигаемый технический результат обеспечивают с помощью предложенного устройства для осуществления способа очистки и защиты твердых поверхностей, содержащего корпус в виде головки с крышкой со впускным и выпускными отверстиями и штуцер, соединенный шлангом с насосом высокого давления подачи очищающей жидкости.

Отличительными особенностями предложенного устройства является то, что внутри головки размещена турбинка с продольным отверстием, в котором с возможностью свободного перемещения с осевой и колебательно-вращательными степенями свободы расположен стержень со сфероидальным наконечником из износостойкой пластмассы (капролон, тефлон), направленным в сторону выпускного отверстия головки. При этом соотношение между максимальным размером d₈ сфероидального наконечника и минимальным размером d₉ выпускного отверстия выбрано в пределах 0,1 ≤ d₈/d₉ ≤ 2,5, а соотношение минимального диаметра d₁₀ продольного отверстия турбинки и максимального диаметра d₁₁ бандажа лопастей турбинки выбрано в пределах 0,32 ≤ d₁₀/d₁₁ ≤ 0,44.

В качестве кратких сведений, раскрывающих сущность изобретения следует также отметить, что достигаемый технический результат обеспечивают с помощью предложенного материала для очистки твердых поверхностей, содержащего водный раствор, взаимодействующих с твердой поверхностью препаратов. Отличительными особенностями предложенного материала является то, что в качестве активного вещества выбраны органические соединения аммония, преимущественно вида ammoniumbiflorid с его весовым C₁ содержанием в растворе по отношению к весовому содержанию C₂ воды в пределах 1,05 ≤ (C₁ + C₂ + C₃)/С₂ ≤ 1,9, где C₃ - весовое содержание коллоидообразующих добавок.

Отличительными особенностями предложенного материала является также то, что в качестве отвержденных в атмосфере полимеров выбраны полисилоксаны, гомогенизированные, например по их плотности, до значения, определяемого соотношением весового содержания C₄ негомогенизированного остатка к весовому содержанию C₅ полностью гомогенизированного полимера в пределах 1 ≤ (C₄ + С₅)/С₅ ≤ 1,1, и характеризуемые степенью покрытия ими поверхности пор за счет смачиваемости на суммарной поверхности площади S₁, выбранной по отношению ко всей защищаемой поверхности S₂ в пределах 2,0 ≤ (S₁ + S₂)/S₂ ≤ 10³, а также углом α₁ между касательной в точке границы между жидкостью на поверхности полимера и нормалью к поверхности полимера, выбранным в пределах 60^o ≤ α₁ ≤ 85^o.

При изложении сведений, подтверждающих возможность осуществления изобретения целесообразно более детально описать, в частности, предложенный способ. При детальном описании предложенного способа нецелесообразно подробно останавливаться на известных из опубликованных материалов его особенностях, например, на известной информации о подготовке поверхности, нанесении на нее защитного покрытия и его отверждении. Детально целесообразно описать только отличительные особенности способа, которые заключаются в том, что подготовку поверхности производят путем ее струйно-абразивной очистки до обнажения отверстий поверхностных пор с суммарной площадью S₁ их отверстий, которую выбирают по отношению к величине S₂ очищенной поверхности в пределах 1 ≤ (S₁ + S₂)/S₂ ≤ 1,3. Учитывая, что материал защитного покрытия проникает в поры и это положительно сказывается на увеличении сроков сохранения его защитных свойств, указанная площадь S₁ имеет существенное значение и в результате эффективного использования струйно-абразивной очистки достигается максимально возможной. Для этого производят удаление поверхностных слоев, минимальные значения толщины d₁ и максимальные значения толщины d₂ которых по всей обрабатываемой поверхности выбирают в пределах 1 ≤ (d₁ + d₂)/d₂ ≤ 2. Затем наносят защитный слой преимущественно в виде растворов полисилоксанов, обеспечивая их проникновение в обнаженные поры на глубины, минимальные значения d₃ и максимальные значения d₄ которых выбирают в пределах 5,1 • 10^-2 ≤ d₃/d₄ ≤ 0,53. После этого отверждают нанесенное покрытие выдержкой его в течение времени от 6 до 24 ч в диапазоне температур, минимальные значения T₁ и максимальные значения T₂ которых выбирают в пределах 8,1 • 10^-2 ≤ Т₁/Т₂ ≤ 1, и поддержании значений влажности воздуха в пределах от 30 до 100%. Выбор этих параметров внутри заявленных пределов обеспечивает гарантированное достижение указанного технического результата.

В качестве уточнения условий выполнения операций заявленного способа следует подчеркнуть, что в процессе очистки удаляют поверхностные слои загрязнений и/или окисных пленок материала твердой поверхности в пределах:
1< = (d15

+d16+d17+d25+d26+d27)/(d25+d26+d27)< = 2,
где
d15 - минимальная толщина удаляемого слоя загрязнений,
d25 - максимальная толщина удаляемого слоя загрязнений,
d16 - минимальная толщина удаляемого слоя окисных пленок,
d26 - максимальная толщина удаляемого слоя окисных пленок,
d17 - минимальная толщина удаляемого слоя поверхностной обрабатываемой области материала,
d27 - максимальная толщина удаляемого слоя поверхностной обрабатываемой области материала.

Лучшим вариантом удаления поверхностных слоев является следующий, при котором удаление производят путем гидроабразивной обработки поверхности, поддерживая расход P жидкости в пределах 0,14 л/с ≤ P ≤ 0,28 л/с с относительным содержанием объема V₁ абразива в объеме V₂ подаваемой жидкости в пределах 1,05 ≤ (V₁ + V₂)/V₂ ≤ 1,15 и давление струи в пределах 150-500 бар.

Достигаемый результат значительно усиливается, если поверхностный слой химически преобразуют посредством нанесения на него алкалоидных соединений в виде пасты с выдержкой ее на поверхности в течение времени от 5 до 30 мин при температурах от 5 до 30^oC и смывают преобразованный слой струей жидкости, которую турбулизуют до значений, определяемых числом Рейнольдса в пределах 0,75 - 1,5. Жидкость направляют на поверхность со скоростью, минимальные W₁ и максимальные W₂ значения которой поддерживают в диапазоне 1,2 ≤ (W₁ + W₂)/W₂ ≤ 2 под давлением 150-200 бар, придавая ей вращательное движение с угловой скоростью от 1 рад^-1 до 3 рад^-1 и поддерживая соотношение минимальных P₁ и максимальных P₂ значений расхода жидкости в пределах 1,3 ≤ (P₁ + P₂)/P₂ ≤ 2.

Для оптимального осуществления заявленных операций разработано устройство для осуществления способа очистки и защиты твердых поверхностей, содержащее корпус в виде головки со впускным и выпускным отверстиями и штуцер, соединенный шлангом с насосом высокого давления подачи очищающей жидкости, которые в ряде своих детально не описанных конструктивных особенностей не отличаются от известных.

Отличительные особенности устройства целесообразно пояснить с помощью чертежа, на котором изображены: 1 - выходное сопло с выпускным отверстием, 2 - сфероидальный наконечник из износостойкой пластмассы, 3 - ось устройства, 4 - турбинка с возможностью вращения вокруг оси 3, 5 - корпус в виде головки, 6 - крышка корпуса со штуцером 7 со впускным отверстием, 8 - продольное отверстие в турбинке, 9 - стержень со сфероидальным наконечником 2. Эти особенности заключаются в том, что внутри головки корпуса 5 размещена турбинка 4 с продольным отверстием 8, в котором с возможностью свободного перемещения с осевой и колебательно-вращательными степенями свободы расположен стержень 9 со сфероидальным наконечником 2 из износостойкой пластмассы (капролон, тефлон), направленным в сторону выпускного отверстия сопла 1 головки, при этом соотношение между максимальным размером d₈ сфероидального наконечника 2 и минимальным размером d₉ выпускного отверстия сопла 1 выбрано в пределах 0,1 ≤ d₈/d₉ ≤ 2,5, а соотношение минимального диаметра d₁₀ продольного отверстия 8 турбинки 4 и максимального диаметра d₁₁ бандажа 10 лопастей 11 турбинки 4 выбрано в пределах 0,32 ≤ d₁₀/d₁₁ ≤ 0,44.

Работает предложенное устройство следующим образом. Обрабатывающая поверхность жидкость под высоким давлением через штуцер 7 подают в корпус 5, в котором она приводит во вращение турбинку 4 и продольно-колебательно-вращательное движение стержень 9. Благодаря взаимодействию жидкости, в частности, с турбинкой 4, стержнем 9 и его сфероидальным наконечником 2 ее завихряют с вышеуказанными параметрами, обусловленными заявленными конструктивными особенностями устройства и обеспечивающими наиболее эффективную обработку очищаемой поверхности.

В неразрывной взаимосвязи с предложенными способами и устройством достигаемый технический результат обеспечивают с помощью заявленного материала для очистки твердых поверхностей, содержащего водный раствор, взаимодействующих с твердой поверхностью препаратов. Отличительными особенностями предложенного материала является то, что в качестве активного вещества выбраны органические соединения аммония, преимущественно вида ammoniumbiflorid с его весовым C₁ содержанием в растворе по отношению к весовому содержанию C₂ воды в пределах
1,05 ≤ (C₁ + C₂ + C₃)/C₂ ≤ 1,9,
где
C₃ - весовое содержание коллоидообразующих добавок.

Отличительными особенностями предложенного варианта материала, обусловливающими достижение технического результата, является также то, что в качестве отвержденных в атмосфере полимеров выбраны полисилоксаны, гомогенизированные, например по их плотности, до значения, определяемого соотношением весового содержания C₄ негомогенизированного остатка к весовому содержанию C₅ полностью гомогенизированного полимера в пределах 1 ≤ (C₄ + C₅)/C₅ ≤ 1,1, и характеризуемые степенью покрытия ими поверхности пор за счет смачиваемости на суммарной поверхности площади S₁, выбранной по отношению ко всей защищаемой поверхности S₂ в пределах 2,0 ≤ (S₁ + S₂)/S₂ ≤ 10³, а также углом α₁ между касательной в точке границы между жидкостью на поверхности полимера и нормалью к поверхности полимера, выбранным в пределах 60^o ≤ α₁ ≤ 85^o. Как следует из описанных особенностей существенное влияние на достижение указанного технического результата оказывает не только состав материала, но и заявленные его физико-химические особенности, выбранные в указанных пределах.

Кроме указанного технического результата, совокупность заявленных объектов, обеспечивает также повышение качества защитного покрытия, соблюдение необходимых экологических требований при его изготовлении, высокие экономические показатели и др.

Подготовку поверхности производят путем ее струйно-абразивной очистки до обнажения отверстий поверхностных пор с суммарной площадью S₁ их отверстий, которую выбирают по отношению к величине S₂ очищенной поверхности в пределах 1 ≤ (S₁ + S₂) / S₂ ≤ 1,3. При этом производят удаление поверхностных слоев, минимальные значения толщины d₁ и максимальные значения толщины d₂ которых выбирают в пределах 1 ≤ (d₁ + d₂) / d₂ ≤ 2. Затем наносят защитный слой преимущественно в виде растворов полисилоксанов, обеспечивая их проникновение в обнаженные поры на глубины, минимальные значения d₃ и максимальные значения d₄ которых выбирают в пределах 5,1 • 10^-2 ≤ d₃ / d₄ ≤ 0,53. После этого отверждают нанесенное покрытие выдержкой его в течение времени от 6 до 24 ч в диапазоне температур, минимальные значения T₁ и максимальные значения T₂ которых выбирают в пределах 8,1 • 10^-2 ≤ T₁ / T₂ ≤ 1, и поддержании значений влажности воздуха в пределах от 30 до 100%. В процессе очистки удаляют поверхностные слои загрязнений и/или окисных пленок и/или материала твердой поверхности. При подготовке поверхности осуществляют удаление поверхностных слоев путем гидроабразивной обработки поверхности, поддерживая расход жидкости в пределах от 0,14 до 0,28 л/с с относительным содержанием объема V₁ абразива в объеме подаваемой жидкости в пределах 1,05 ≤ (V₁ + V₂) / V₂ ≤ 1,5 и давление струи в пределах 150 - 500 бар. Подготовку поверхности осуществляют путем преобразования поверхности слоя химически посредством нанесения на него алкалоидных соединений в виде пасты с выдержкой ее на поверхности в течение времени от 5 до 30 мин при температурах от 5 до 30^oC и смывают преобразованный слой струей жидкости, которую турбулизуют. В устройстве внутри головки размещена турбинка с продольным отверстием. В отверстии с возможностью свободного перемещения с осевой и колебательно-вращательными степенями свободы расположен стержень со сфероидальным наконечником из износостойкой пластмассы, направленным в сторону выпускного отверстия головки. В качестве активного вещества материала для очистки твердых поверхностей выбраны органические соединения аммония, а в качестве отвержденных в атмосфере полимеров материала защиты твердых поверхностей выбраны полисилоксаны, гомогенизированные по плотности до значения, определяемого соотношением весового содержания негомогенизированного остатка к весовому содержанию полностью гомогенизированного полимера. Техническим результатом данного изобретения является существенное повышение эффективности использования известных способов, устройств и материалов для очистки и защиты твердых поверхностей с увеличением сроков сохранения защитных свойств нанесенного защитного покрытия. 6 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки и защиты твердых поверхностей, включающий подготовку поверхности, нанесение на нее защитного покрытия и его отверждение, отличающийся тем, что подготовку поверхности производят путем ее струйно-абразивной очистки до обнажения отверстий поверхностных пор с суммарной площадью S₁ их отверстий, которую выбирают по отношению к величине очищенной поверхности в пределах 1 ≤ (S₁ + S₂)/S₂ ≤ 1,3 с удалением поверхностных слоев, минимальные значения толщины d₁ и максимальные значения толщины d₂ которых выбирают в пределах
1 ≤ (d₁ + d₂)/d₂ ≤ 2,
для нанесения используют защитное покрытие, преимущественно в виде растворов полисилоксанов, обеспечивая их проникновение в обнаженные поры на глубины, минимальные значения d₃ и максимальные значения d₄ которых выбирают в пределах
5,1 • 10^-2 ≤ d₃/d₄ ≤ 0,53,
и отверждение нанесенного покрытия выдержкой его в течение времени от 6 до 24 ч в диапазоне температур, минимальные значения Т₁ и максимальные значения Т₂ которых выбирают в пределах 8,1 • 10^-2 ≤ Т₁/Т₂ ≤ 1 и поддержании значений влажности воздуха в пределах от 30 до 100%. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе очистки удаляют поверхностные слои загрязнений и/или окисных пленок и/или материала твердой поверхности в пределах
1≤(d15

+d16+d17+d25+d26+d27)/(d25+d26+d27)≤2,
где d15 - минимальная толщина удаляемого слоя загрязнений;
d25 - максимальная толщина удаляемого слоя загрязнений;
d16 - минимальная толщина удаляемого слоя окисных пленок;
d26 - максимальная толщина удаляемого слоя окисных пленок;
d17 - минимальная толщина удаляемого слоя поверхностной обрабатываемой области материала;
d27 - максимальная толщина удаляемого слоя поверхностной обрабатываемой области материала. 3. Способ очистки и защиты твердых поверхностей, включающий подготовку поверхности, нанесение на нее защитного покрытия и его отверждение, отличающийся тем, что при подготовке поверхности осуществляют удаление поверхностных слоев путем гидроабразивной обработки поверхности, поддерживая расход P жидкости в пределах 0,14 л/с ≤ P ≤ 0,28 л/с с относительным содержанием объема V₁ абразива в объеме подаваемой жидкости в пределах
1,05 ≤ (V₁ + V₂/V₂ ≤ 1,5
и давление струи в пределах 150 - 500 бар. 4. Способ очистки и защиты твердых поверхностей, включающий подготовку поверхности, нанесение на нее защитного покрытия и его отверждение, отличающийся тем, что подготовку поверхности осуществляют путем преобразования поверхностного слоя химически посредством нанесения на него алкалоидных соединений в виде пасты с выдержкой ее на поверхности в течение времени от 5 до 30 мин при температурах от 5 до 30^oС и смывают преобразованный слой струей жидкости, которую турбулизуют до значений, определяемых числом Рейнольдса в пределах 0,75 - 1,5 и направляют на поверхность со скоростью, минимальные W₁ и максимальные W₂ значения которой поддерживают в диапазоне
1,2 ≤ (W₁ + W₂)/W₂ ≤ 2
под давлением 150 - 200 бар, придавая ей вращательное движение с угловой скоростью от 1 рад^-1 до 3 рад^-1, поддерживая соотношение минимальных Р₁ и максимальных Р₂ значений расхода жидкости в пределах
1/3 ≤ (Р₁ + Р₂)/Р₂ ≤ 2. 5. Устройство для осуществления способа очистки и защиты твердых поверхностей, содержащее корпус в виде головки с крышкой со впускным и выпускными отверстиями и штуцер, соединенный шлангом с насосом высокого давления подачи очищающей жидкости, отличающееся тем, что внутри головки размещена турбинка с продольным отверстием, в котором с возможностью свободного перемещения с осевой и колебательно-вращательными степенями свободы расположен стержень со сфероидальным наконечником из износостойкой пластмассы, направленным в сторону выпускного отверстия головки, при этом соотношение между максимальным размером d₈ сфероидального наконечника и минимальным размером d₉ выпускного отверстия выбрано в пределах
0,1 ≤ d₈/d₉ ≤ 2,5,
а соотношение минимального диаметра d₁₀ продольного отверстия турбинки и максимального диаметра d₁₁ бандажа лопастей турбинки выбрано в пределах
0,32 ≤ d₁₀/d₁₁ ≤ 0,44. 6. Материал для очистки твердых поверхностей, содержащий водный раствор, взаимодействующий с твердой поверхностью препаратов, отличающийся тем, что в качестве активного вещества выбраны органические соединения аммония, с весовым С₁ содержанием в растворе по отношению к весовому содержанию С₂ воды в пределах
1,05 ≤ (С₁ + С₂ + С₃)/С₂ ≤ 1,9,
где С₃ - весовое содержание коллоидообразующих добавок. 7. Материал защиты твердых поверхностей, содержащий отвержденные в атмосфере полимеры, в качестве которых выбраны полисилоксаны, отличающийся тем, что полисилоксаны выбраны гомогенизированные по их плотности до значения, определяемого соотношением весового содержания С₄ негомогенизированного остатка к весовому содержанию С₅ полностью гомогенизированного полимера в пределах
1 ≤ (С₄ + С₅)/С₅ ≤ 1,1
и характеризуемые степенью покрытия ими поверхности пор за счет смачиваемости на суммарной поверхности площади S₁, выбранной по отношению ко всей защищаемой поверхности S₂ в пределах
2,0 ≤ (S₁ + S₂)/S₂ ≤ 10³,
а также углом α₁ между касательной в точке границы между жидкостью на поверхности полимера и нормалью к поверхности полимера, выбранным в пределах 60^o ≤ α₁ ≤ 85^o.