Способ получения полимерных покрытий и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК B05D1/04 B05B7/02 

Изобретение относится к получению полимерных покрытий на изделиях методом газодинамического напыления и может быть использовано для напыления пенополиуретановых покрытий в машиностроительной, авиационной, судостроительной промышленности, в сельском хозяйстве, строительстве и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения - улучшение качества напыляемого полимерного пруры- тия путем повышения равномерности и плотности дисперсии полимерной композиции в факеле распьша.

Пример 1. Пенополиуретановая композиция марки ППУ-308Н, используемая широко для напыления защитных покрытий, легких заполнителей трех- CQ слойных конструкций и т.п., имеет следующую исходную рецептуру, вес.ч.:

Лапронол 294100

Фтортрихлорметан

(хладон)ЗД

Кремнийорганический

пенорегулятор КЭП-1 2

Трихлорэтилфосфат 30

Полиизоцианат

55

в соотношении

к полиэфирной смеси 1:1,2

Исходную рецептуру разбивают на две автономные инертные подсистемы: I - полиэфирная смесь - лапронола 294, фтортрихлорметана, КЭП-1 и три- хлорэтилфосфата; II - отверждающая подсистема - полиизоцианат.

Каждую из указанных исходных подсистем (I и II) подают независимо по трубопроводам с помощью насосной системы в устройство для напыления (фиг. 1), в котором с помощью вибрации с частотой 0,7-1,5 кГц повышают жидкотекучесть подсистем I и II и однородность смеси 1. Затем ожижен- ную полиэфирную смесь разбивают на систему тонких радиальных струек диаметром (0,5-1,5) мм и впрыскивают их импульсами в газодинамический ударно-импульсный поток рабочего газа. Аналогичным образом дифференцируют на систему радиальных струй отверж- дающую подсистему II и также впрыскивают импульсами в пульсирующий поток рабочего газа. Частота впрысков компонентов подсистем I и II в пульсирующий поток рабочего газа составляет 0,7-1,5 кГц. Рабочий газ подают ударными импульсами с частотой 0,7- 1,5 кГц, образуя пакеты ударных волн в непрерывной пульсирующей струе рабочего газа. Перепады давления в пакетах волн составляют 2-4 атм. Впрыскивание радиальных струек полимерной смеси (I) и отверждающей подсистемы (II) выполняют в разреженную зону пульсирующей струи, т.е. в зону наименьшего давления струн, чтобы они могли достичь середины сечения пульсирующей

струи и образовать струйную решетку на пути следующего пакета ударных волн (т.е. на пути следующего газодинамического выстрела).

На фиг. 1 схематично показано устройство для осуществления предлагаемого способа; на Лиг. 2 - то же, вариант.

Устройство включает сообщенный с источником подачи сжатого газа и компонентов (не показано) распылительный пистолет, содержащий корпус 1 с осевы газодинамическим трактом в виде упругого ствола 2 с глухой донной частью 3 и радиальными отверстиями 4 в стенке, расположенными от дна на расстоянии 1,3-1,5 диаметра ствола. Газодинамический тракт проходит в сопло 5, выполненное в сопловой головке 6. Газовый тракт охвачен кольцевым коллектором 7 для подачи полимерного компонента, сообщенным с газодинамическим трактом через каналы, выполненные на дульном срезе ствола в виде радиальных пазов 8. Коллектор 9 для подачи отвердителя, также охватывающий газо вый тракт, сообщен с ним через каналы К), выполненные за срезом ствола на расстоянии 0,5-2 мм. Упругий ствол 2 установлен с возможностью осевого перемещения и подпружинен пружиной 11 к соплу. С источником подачи газа газовый тракт сообщен через полость 12 и канал 13. Между срезом ствола

2и сопловой головкой установлена прокладка 14 для герметизации и амортизации и торцовая шайба 15, в которой выполнены каналы 10. Донная часть

3ствола может быть выполнена регулируемой (фиг. 2), что позволяет регулировать частоту и амплитуду импульсов газодинамической струи. В этом случае газодинамический ствол 16 имеет плунжер 17, соединенный с регулировочным винтом 18 тангенциальным

,-

5 10

45

I

15

20

25

штифтом 19о Регулировочный винт 18 имеет контргайку 20. Торец плунжера 17 образует дно ствола, положение которого относительно радиальных отверстий 4 может изменяться за счет перемещения регулировочного винта 18.

Устройство работает следующим образом.

Рабочий газ (например, воздух от цеховой воздушной магистрали под давлением 4 атм) подается ереэ рукоятку по каналу 12 в полость 13 корпуса 1, проникает через радиальные отверстия 4 в газодинамический ствол 2 и заполняет канал ствола под давлением, которое из-за внезапного расширения падает до минимального значения (1,2-2 кг/см3). По мере заполнения канала давление растет и достигает своего максимального значения (4 кг/см2). Вырываясь из корпуса устройства наружу, рабочий газ образует газодинамическую реактивную струю, под действием которой ствол 2 переме-. щается в сторону пружины 11, которая амортизирует откат ствола и после выхлопа порции рабочего газа возвращает ствол в исходное положение до упора в шайбу 14, которая амортизирует удар, Таким образом устанавливается авторегулируемый режим ударно-импульсных выхлопов рабочего газа, образующих пульсирующую струю (факел).

Жидкие компоненты полимерной композиции (полиэфирная смесь и отвер- ждающая подсистема) подаются насосом по трубопроводам (не показано) в коллекторы соответственно 7 и 9 и далее по кольцевым каналам к радиальным пазам 8 и каналам 10. Под действием пульсаций давления рабочего газа в канале газодинамического ствола 2 вибрируют (пульсируют) с той же частотой упругие тонкие стенки ствола 2 и корпуса 1 (с частотой 0,7-1,5 кГц). От действия вибраций происходит снижение вязкости жидких компонентов, находя цихся в кольцевых зазорах корпуса, что позволяет организовать их впрыск через отверстия малого диаметра (0,5-1,5 мм) тонкими радиальными струями без специального подогрева компонентов, т„е. при нормальной темпе- 55 ратуре или при температуре рабочего газа.

Пульсирукмцие деЛормации стенок ство- ла и продольные его перемещения организуют импульсный впрыск жидких ра30

35

40

50

диальных струек через каналы 10 и пазы 8 в пульсирующий поток рабочего

газа.

Благодаря ударно-импульсному принципу дробления радиальных струй исходных компонентов композиции, вдуваемых импульсно в поперечное сечение пульсирующей газодинамической струи, обеспечивается дробление струй ЖИДКОС ти в пыль. Ударно-импульсный перенос и нанесение на покрываемую поверхность тонко диспергированных капель композиции обеспечивает высокое качество сцепления (адсорбции и адгезии) жидкой композиции с поверхностью а также высокую однородность химического состава напыленного жидкого слоя покрытия, что в результате обеспечивает одновременность и однообразие протекания химических реакций отверждения полимерного покрытия во всем объеме и по всей покрываемой поверхности. В итоге качество самого покрытия и его сцепления с подложкой повышается.

Формула изобретения

Способ получения полимерных покры- тий, включающий раздельную подачу компонентов полиуретановой композиции радиально направленными струями в газодинамический поток под давлением рабочего газа и последующим напылением композиции на покрываемое изделие, отличающийся тем, что, с целью повышения качества покрытия, на компоненты полиуретановой композиции перед их подачей в поток рабочего газа и на поток рабочего газа накладывают вибрацию с частотой 0,7-1,5 кГц, рабочий газ подают под давлением 1-4 кг/см2, подачу компонентов полиуретановой композиции в газодинамический поток осуществляют при давлении рабочего газа в газодинамическом тракте 1,2-2 кг/см2, причем подачу всех компонентов композиции, кроме отвердителя, производят

5

0

5

о

5

0

45

в образованный пульсирующий поток рабочего газа струями в одном поперечном сечении, а струю отвердителя подают в пульсирующий поток рабочего газа в поперечном сечении, расположенном за сечением подачи компонентов композиции по ходу газодинамического потока.

2.Устройство для получения полимерных покрытий газодинамическим напылением, включающее сообщенный с источником подачи сжатого газа и компонентов распылительный пистолет, содержащий корпус с осевым газодинамическим трактом, переходящим в сопло, и охватывающими последний кольцевыми коллекторами подачи полимерного и отверждающего компонентов композиции, сообщающимися через каналы с газодинамическим трактом, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества напыляемого полимерного покрытия путем повышения равномерности и плотности дисперсии полимерной композиции в факеле распы- ла, газодинамический тракт выполнен

в виде упругого ствола с глухой донной частью и радиальными отверстиями в стенке, расположенными от дна на расстоянии 1,3-1,5 диаметра ствола, который размещен в корпусе с возможностью возвратно-поступательного осевого перемещения и подпружинен к соплу, при этом каналы для сообщения коллектора подачи полимерного компонента с газодинамическим трактом выполнены в виде радиальных пазов на дульном срезе ствола, а каналы для сообщения коллектора подачи отверждающего компонента с газодинамическим трактом выполнены на расстоянии 0,5- 2 мм за срезом ствола.

I

3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что дно ствола выполнено регулируемым и снабжено механизмом его осевого перемещения относительно радиальных отверстий в стенке и фиксации его положения.

72

ы-; ////// л

жш

70

19

г

/

Фиг. 2

Изобретение касается получения полимерных покрытий на изделиях методом газодинамического напыления и может быть использовано для напыления неполиуретановых покрытий в машиностроительной, авиационной, судостроительной промышленности, в сельском хозяйстве, строительстве