Защитное покрытие для стекла и способ его нанесения Советский патент 1985 года по МПК C03C17/28 

Изобретение относится к созданию защитных покрытий на основе полиолефина и технологииих получения на стеклянных изделиях, в частности на стеклянных трубах, применяемых для транспортировки агрессивных жидкостей, и может быть использовано в различных отраслях промьшшенности, особенно в химической и микробиологической для предовращения разбрасывания осколков стекла при их механическом повреждении.

Проблемы борьбы с коррозией, повьпнение надежности и долговечности трубопроводных систем, а также замены трубопроводов из дорогостоящих ,и дефицитных металлов для предприятий химической и микробиологической промьшшенности имеют исключительна важное значение. В последние годы на ряде химических, пищевых и микробиологических производств все шире ипользуют трубы из неметаллических материалов , в том числе из пластмасс, стеклопластиков и технического стекла. Трубопроводы из технического стекла получают все большее признание в промьшшенности вследствие их высокой коррозионной стойкости, газоводонепроницаемости, повышенной пропускной способности и обеспечения чистоты транспортируемых по ним сред

Одним из недостатком стеклянных трубопроводов является низкая устойчивость к динамическим нагрузкам. Даже небольшие ударные нагрузки могут привести к разрушению трубопровода, что влечет за собой не только невосполнимую потерю продукта, транспортирующегося по трубопроводу, но может привести к порче близлежащего оборудования и несчастным случаям, особенно если по трубопроводу транспортируются высокоагрессивные среды Возможно даже самопроизвольное разрушение стеклянных труб без видимых внешних причин.

Цель изобретения - повышение адгезии к стеклу и когезионной прочности.

В качестве представителей полиолефинов в предлагаемом защитном покрытии используют полиэтилен низкого давления (ПЭНД)полиэтилен высокого давления (ПЭВД), полипропилен (ПП) и др., а в качестве натриевых солей органической и неорганической кислоты - амид натрия (АН), бромистый

натрий (БН), натрий углекислый безводный (НУБ) и др.

В состав защитного покрытия могут быть добавлены стабилизаторы, пигменты, инициаторы, наполнители, антистатики, пластификаторы и др.

В табл. 1 приведены составы предлагаемых защитных покрытий и сравнительные данные по адгезии к стеклу и когезионной прочности (разрушающее напряжение при растяжении) известного и предлагаемого защитных покрытий.

Из табл. 1 видно, что данное покрытие по сравнению с известным имеет более высокую адгезию к стеклу (практически адгезия увеличивается более чем в 12-18 раз) и лучпше прочностные свойства.

В табл. 2 приведены сравнительные данные по твердости по Бринеллю модулю упругости, ударной прочности и технологическим (текучесть расплава) свойствам известного и предлагаемого защитных покрытий.

Из табл. 2 видно, что предлагаемое покрытие по сравнению с известным имеет лучшие физико-механические и технологические свойства.

Сущность изобретения иллюстрируется примерами.

Пример 1. 99,5 вес.% ПЭВД смешивают с 0,5 вес.% натрия углекилого безводного в шаровой мельнице в течение 10 мин с последующей гомогенизацией смеси покрытия на экструдере. В экструдере расплав нагревают на 35 С вьш1е температуры плавления покрытия. Защищаемая стеклянная труба приводится во вращение вокруг собственной оси с постоянной скоростью 0,1 м/мин. Затем выходящий из сопла экструдера расплав в виде леты закрепляют на одном конце вращающейся трубы и производят нанесение защитного покрытия по винтовой траектории (сопло экструдера перемещается вдоль покрываемой трубы, навивая покрытие). При нанесении покрытия лента расплава перекрывает на 3% ранее уложенньй слой покрытия. Сплавление между витками расплава покрытия осуществляется За счет тепла, аккумулированного расплавом. По окончании процесса нанесения защитного покрытия на стеклянную трубу экструдер отключают, ленту расплава обрезают и трубу охлаждают, В данных условиях защитное покрытие на стеклянную трубу наносится в течение 56 мин. Пример 2. 94,5 вес.% ПЭНД смешивают с 5,5 вес.% бромистого на рия в шаровой мельнице в течение 10 мин с последующей гомогенизацией смеси покрытия на экструдере. В экс рудере расплав нагревают на 55°С выше температуры плавления покрытия Защищаемая стеклянная труба приводи ся во вращение вокруг собственной оси с постоянной скоростью 0,75м/ми Затем выходящий из сопла экструдера расплав в виде жгута закрепляют на одном из концов вращающейся трубы и производят нанесение защитного покрытия по винтовой траектории. При нанесении защитного покрытия жгут расплава перекрывает на 10% ранее уложенный слой. По окончании процесса нанесения защитного покрытия на стеклянную трубу экструдер отключают, ленту расплава обрезают и трубу охлаждают. В данных условиях защитное покрытие на стеклянную трубу наносится в течение 48 мин. Пример 3. 87,5 вес.% ПП сме шивают с 12,5 вес.% амида натрия в шаровой мельнице в течение 10 мин с последующей гомогенизацией смеси покрытия на экструдере.рВ экструдере расплав нагревают на 65 С выше темпе ратуры плавления покрытия. Покрываемая стеклянная, труба приводится во вращение вокруг собственной оси с постоянной скоростью 1,1 м/мин. Зате выходящий из сопла экструдера распла в виде ленты закрепляют на конце вращающейся трубы и производят нанесение защитного покрытия по винтовой траектории. При нанесении покрытия лента расплава перекрывает на 15% ранее уложенньй его слой. По окончаНИИ процесса нанесения защитного покрытия на стеклянную трубу экструдер отключают, ленту расплава обрезают и трубу охлаждают. В данных условиях защитное покрытие на стеклянную трубу наносится в течение 42 мин. В табл. 3 представлены свойства защитных покрытий и стеклянных труб с покрытиями, полученных предлагаемым и известным способами. Регулируя скорость вращения стеклянной трубы, ее поступательное перемещение, температуру и массу подачи расплава, можно получать защитное покрытие различной толщины. Исследование ударной прочности стеклянных труб с защитными покрытиями осуществляется на маятниковом копре. Центральный удар наносится маятником по закрепленной трубе, величина энергии удара фиксируется по углу отклонения маятника от положения равновесия и рассчитывается по формуле Е QR(1-cosl.), где Е - величина энергии разрушения, кгс-м Q - масса маятника, Krcj R - радиус хода маятника, м. Внутреннее давление в трубе создают на специально изготовленном нами стенде. Таким образом, приведенные данные показывают, что предлагаемое изобретение по сравнению с известными имеет более высокую ударную прочность, позволяет предотвратить разлет осколков при механическом разрушении стеклянных труб, улучшить условия труда, так как оно исключает использование токсичных и летучих материалов (отвердителей, растворителей и др.), не требует применения склеивающих промежуточных слоев и грунтовок , упрощает технологический процесс и повьшает производительность нанесения защитных покрытий на стеклоизделия, отпадает необходимость в устройстве мощной вытяжной вентиля- ции и в затратах на утилизацию отходов. Данное изобретение позволяет механизировать и автоматизировать технологический процесс нанесения защитных покрытий на поверхность стеклоизделий. Кроме того, изобретение позволяет повысить срок службы и надежность стеклянных труб, что способствует их внедрению в народное хозяйство.

Таблица 1

1. Защитное покрытие для стекла, включакицее полиолефин, отличающееся тем, что, с целью повышения адгезии к стеклу и когезИонной прочности, оно дополнительно содер- жит натриевую соль неорганической или органической кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%: Полиолефин 87,5-99,5 Натриевая соль неорганической или органической кислоты0,5-12,5 2. Способ нанесения защитного покрытия на стекло преимущественно трубы путем экструдирования расплава термопласта, навивки полученной ленты или жгута на вращающуюся трубу и охлаждения, отличающийi с я тем,что, с целью повышения адгезии и когезионной прочности, рас(Л плав из экструдера подают при температуре на 35-65 С выше температуры его плавления, а навивку ведут с перекрытием предьщущего слоя на 3-15% при скорости вращения трубы 0,1 1,1 м/мин. iS ю :

100% полиэтилена высокого давления (ПЭВД)

100% полиэтилена низкого давления (ПЭНД)

100% полипропилена (ПП)

101

198

10 О 213

Таблица 2

Прочность ленты вдоль трубы, кгс/см

Прочность ленты поперек трубы, кгс/см

Адгезионная прочность между витками покрытия, гс/см

Изменение в трубах при действии внутреннего давления равного 25 кгс/см

Таблица 3

шом количестве

210 24 260 101 250 О

Труба не Труба разруразруша- шается ется