Способ нанесения полимеров в виде растворов или дисперсий методом распыления и установка для его осуществления
1. Способ нанесения полимеров в виде растворов или дисперсий методом распыления,заключающийся в том, что частицы полимера распыляют в поток газа, а полученный двухфазный поток направляют в распылительное устройство с фазовым разделением, после чего полученную фазу частиц полимера направляют на подложку, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса нанесения путем подсушивания наносимых частиц полимера, перед распылением ф частиц полимера в газовий поток ледний нагревают. D СП to со
„.Я0„„1009523 А. СОЮЗ СОВЕТСКИХ
И
РЕСПУБЛИК
У5В В 05 0 1 02 В 05 В 13 00
Г"
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ госудм ствеккый комитет ссср пО делАм изОБРетений и ОтнРытмй
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.:Л. w4 (21) 3329937/23-05 (22) 17 ° 08.81 (46) 07.04.83. Бюл. 9 13 (72) B.A. Берестнев, Н.A. Шестеренко, Д.П. Трофимович, О.В. Лысых, С.Е. Швецов, И.A. Лепешинский, В.Н. Усков, Г.Н. 1аХтаров и Ю.С. Буйвол (71) Научно-исследовательский институт резиновых и латексных иэделий и Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 678.056(088 8) (56) 1.. Хрулев В.М. Синтетические клеи и пластики. М., — Высшая школа, 1970, с. 179.
2. Авторское свидетельство СССР
9 812356, кл. В 05 В 1/12, 1979 (прототип).
Ъ (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ В
ВИДЕ РАСТВОРОВ ИЛИ ДИСПЕРСИЙ МЕТОДОМ
РАСПЫЛЕНИЯ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ° ,(57) 1. Способ нанесения полимеров в виде растворов или дисперсий методом распыления,заключающийся в том, что частицы полимера распыляют в поток газа, а полученный двухфазный поток направляют в распылительное устройство с фаэовым разделением, после чего полученную фазу частиц полимера направляют на подложку, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса нанесения путем подсушивания наносивших частиц полимера, перед распылением Pg частиц полимера в газовый поток пос- . ледний нагревают.
100952 3
2. Установка для нанесения полимеров в виде растворов или дисперсий методом распыления, включающая источники подачи полимерного материала и газа, соединенные с узлом для их распыления в газовый тракт, сообщающийся с устройством с фазовым раэ1
Изобретение относится к технологии изготовления иэделий или получения покрытий из полимерных материалов методом распыления и к оборудованию по осуществлению процес- 5 сов изготовления этих иэделий и пЬкрытий и может быть использовано для нанесения полимерных композиций на изделия сложной конфигурации, а также на крупногабаритные изделия.
Изобретение может быть также использовано для приготовления высокодисперсных порошков иэ полимеров, а также порошков красителей.
Известен способ нанесения полимеи ров в виде растворов или дисперсий на поверхность методом распыления 1 ).
Известный способ заключается в том, что сжатый воздух подают в форсунку, которая сообщена с емкостью, содержащей раствор или диспер- 20о сию полимера, и за счет инжекции происходит распыление раствора или дисперсии полимера на поверхность подложки °
Недостатком известйого способа 25 является то, что капли полимера, нанесенные на поверхность изделия, имеют сравнительно большие размеры, что приводит к образованию неравномерной толщины полимерного покрытия. 30
Кроме того, для нанесения очередного слоя полимерного покрытия необходима длительная операции по высушиванию предварительно нанесенного слоя. Кроме того, в известном устрой- З5 .стве не предусмотрен отвод пожаровзрывоопасных и токсичных паров растворителя из эоны напыления.
Известен также способ нанесения 40 полимеров в виде растворов или дисперсий методом распыления, заключающийся в том, что частицы полимера распыляют в поток газа, а полученный двухфазный поток направляют в распы- 45 лительное устройство с фазовым разделением, после чего полученную фазу частиц полимера направляют на подложку 2 .
Данный способ является наиболее 50 близким к описываемому изобретению делением, отличающаяся тем, что она снабжена расположенными за узлом для распыления полимерного материала и газа по ходу их перемещения теплообменником и инерционным пылеуловителем, сообщающимся с газовым трактом.
2 по технической сущности и достигаемому результату. ,Способ осуществляют установкой для нанесения полимеров в виде растворов или дисперсий методом распыления, включающей источники подачи полимерного материала и газа, соединенные с узлом для их распыления в газовый тракт, сообщающийся с устройством с фаэовым разделением (2).
В известном способе пропускание двухфазного потока через распылительное устройство с фазовым разделением обеспечивает осаждение на подложку только частиц полимера., так как частицы аэрозоля с максимальной сКоростью которую они могут развить при сверхзвуковом перепаде в устройстве с фаэовым разделением, осажда" ются на подложку, которая находится вне зоны движения сверхзвукового потока газов. В результате на подложке не возникает подушки уплотненного газа., мешающей проникновению частиц к подложке. Из-за отсутствия интенсивного обдува подложки набегающим потоком газов скоростью высыха,ния адгеэива значительно уменьшается, что положительно сказывается на напылении аэрозоля на изделия.
Однако недостаток известного способа заключается в том, что им невозможно осуществлять непрерывное нанесение нескольких слоев полимера без предварительной подсушки каждого слоя в,отдельности, что приводит к значительному увеличению времени на подсушку каждого последующего слоя.
Применение дополнительно операции сушки нанесенного полимерного слоя перед нанесением следующего слоя не позволяет получать качественное покрытие, так как образующаяся на поверхности пленка препятствует сушке. При увеличении же скорости сушки образуется неровная поверхность, т.е. резко ухудшается качество поверхности изделия.
Все зто обуславливает низкую производительность процесса при получении многослойных покрытий.
1009523.
Цель изобретения -. интенсификация процесса нанесения путем подсушивания наносимых частиц полимера.
Это достигается тем в способе нанесения полимеров в виде растворов или дисперсий методом распыления, заключающемся в том, что частицы полимера распыляют в поток газа, а полученный, двухфазный потоК направляют в распылительное устройство с фазовым разделением, после чего полученную фазу частиц полимера направляют на подложку, перед распылением частиц полимера в газовый поток последний нагревают.
Способ осуществляет установкой для нанесения полимеров в виде растворов или дисперсий методом распыления, включающей источники подач полймерного материала и газа, соединенные с узлом для их распыления в газовый тракт, сообщающийся с устройством с фазовым разделением.
Предлагаемая установка снабжена расположенными за узлом для распыления полимерного материала и газа по ходу их перемещения теплообменником и инерционным пылеуловителем, сооб.— щающимися с газовым трактом.
На фиг. 1 схематически изображена установка для .осуществления способа; на фиг. 2, 3, 4 и 5 — варианты выполнения устройства с фазовым разделением.
Установка содержит узел распыления, выполненный в виде форсунки 1, которая сообщена трубопроводом 2 с емкостью — бачком 3 для полимеров и трубопроводом 4 — с компрессором 5.
Форсунка 1 установлена в газовом тракте б, сообщающимся с устройством с фазовым разделением 7, включающем сверхзвуковое сопло 8 (фиг. 2-5).
Установка снабжена инерционным пылеуловителем 9, сообщенным с газовым трактом 6. С газовым трактом 6 сообщен через трубопровод 10 и теплорбменник 11. Устройство с фазовым раз делением 7 закольцовано трубопроводом 12 и 4 через поглотитель 13 влаги и компрессор 5. Трубопровод 12 снабжен одним или несколькими гоглотителями 14 химических элементов и питателем 15 инертного газа, трубопровод 16 сообщает емкость 3 для полимеров с компрессором 5, на тру- бопроводе 12 установлены вентили
17, 18 и 19.
30 для сбора полимера с вентилями
31, 32 и 33. Питатель 15 инертного газа снабжен вентилем 34. Устройство с фазовым разделением 7 кроме
5 сверхзвукового сопла 8 содержит сверхзвуковой диффузор 35 и автоном" ный источник разряжения, роль которого выполняет компрессор 5.
Эту роль может выполнять и автономно
10 .установленный вакуумный насос (на чертеже не показан) °
1 установка для нанесения полимеров методом распыления работает следующим образом.
В первом варианте работЫ установки из приготовительного участка по трубопроводу 26 в бачок 3 полимеров подается порция полимерной композиции. При этом вентиль 20 закрыт.
Затем включают компрессор 5, воздух или газ нагнетают в трубопроводы 16, 4 и 10 ° Затем открывают вентиль 23 и при помощи обратных клапанов 24 и 25 над уровнем полимера создают заданное давление, потом открывают вентиль 21 и 20. Тогда полимерная композиция и воздух или:,газ поступают в форсунку 1, которой осуществляют распыл полимера в газовый тракт 6, ЗО,где крупные частицы осаждаются на стенки и стекают в емкость 28 и 29, мелкие капли проходя через сопло 8, у которого непременным элементом является ось дозвукового конфуэора, 35 идущая перед критическим сечением по ломанной или кривой линии. Касательная к оси дозвукового конфузора не пересекает ось дозвукового конфузора, т.е. кривизна этой оси нап4р равлена в одну сторону без переломс в.
В результате движения потока аэрозоля bio искривленному дозвуковому конфузору происходит поворот потока.
Частицы полимера смещаются в потоке под действием центробежной силы к периферии. 3а критическим сечением сопла 8 гаэ расширяется, разгоняясь до сверхзвуковой скорости. При этом направления движения сверхзвукового потока газов и инерционных сил частиц друг с другом образуют заданный .Угол. В результате происходит разделение фаз на поток чистого газа и поток частиц полимера.
За критическим сечением сопла 8 газ может расширяться по закону
Прантля-Майера при обтекании выпуклой поверхности, при этом происходит наиболее эффективное разделение фаз.
Вместе с вентилями.20 и 21 откы- .
60 вают вентиль 22 и включа рт теплообменник-11. В теплообменнике 11 температура газа изменяется в широком диапазоне (=10-:100ОС) в зависимости от неббходимой технологии изготов65 ления изделия..В газовом тракте 6:
На трубопроводах 2, 4, 10 и 16 ус" тановлены соответственно вентили
20, 21, 22 и 23. Трубопровод 16 и бачок 3 для полимеров снабжены обратными клапанами соответственно
24 и 25, трубопровод 26 служит для подвода через вентиль 27 полимера к бачку 3. Инерционный уловитель 9, газовый тракт б и поглотитель 13 влаги снабжены емкостями 28, 29 и
1009523
Каучук СК ПТ
Окись цинка
Тиурам
Каптакс
Сера
Сажа ПМ-75
100, 0
5,0
1,5
0,5
2,0
50 0
Стеариновая кислота
1,0
В качестве растворителя использо ван бензин "калоша". Клей изготовили в клеемешалке CPK-3 с небольшим объемом 3,0 л. капельки полимера подсыхают до необходимой остаточной влажности. За соплом 8 растворитель идет вместе с воздухом, а частицы полимера напыляют на иэделие.
В варианте работы установки, когда растворитель полимера требует обязательной рекуперации, процесс отделения частиц полимера от газа тот же, что и в предыдущем варианте, только сверхзвуковой поток газа по инерции попадает в сверхзвуковой диффузор 35, а затем — в трубопровод 12. Вентили 17 и 18 открыты.
В поглотителе 13 влаги гиз охлаждается и в результате конденсации скон- 15 центрированная влага (растворитель полимера) накапливается в емкости 30.
Газ возвращается по трубопроводу 12 в компрессор 5. Возможен вариант, когда воздух из поглотителя 13 вла- Я ги через вентилятор или вакуумный насос выбрасывается в атмосферу (на фиг. не показано).
В варианте работй установки, когдар5 растворитель полимера вэрывоопасен, перед началом работы все вентили установки открыты и происходит продувка всей системы установки инертным газом. Затем все. вентили закрывают.
Дальнейшая последовательность включения установки как и в предыдущем варианте. Затем перекрывают вентиль
18,и открывают вентиль 19, при этом кислород, который подсасывается пото-. ком инертного газа вместе с воздухом в устройстве с фазовым разделением 7, улавливается в поглотителях 14 химических элементов. Далее цикл повторяется.
Пример. Рецепт резиновой 40 смеси, вес.ч.:
Время приготовления клея 8 ч. Весовое соотношение резиновой смеси и бензина 1; 8,5 †: 10,0. указанный раствор клея заливают в. емкость полимеров 3 и распыляют в газовый тракт б, по которому проходили инертный гаэ с температурой о
80-85 С, и экспозиция капель полимера происходит в течение 10-:12 с.
Затем крупные частицы, превышающие
10-15 мк, осаждались в пылеуловите- ле 9, а частицы полимера меньше этого размера вместе с потоком инертного газа проходили через сопло 8.
Частицы полимера, подсушенные таким образом, наносились на хлопчатобумажную тканевую подложку, которая была надета на форму.
Толщина полимерного слоя зависела от времени напыления. Максимальная толщина напыления получена 0,5
0,55 мм в течение 5 †;5,5 мин.
Полученное таким образом полимерное покрытие на форме помещали в сушильный шкаф при 100 С. на 60 мин, а затем вулканизовали в паровом котле при 150 С в течение 30 мин.
Пблученная полимерная пленка обладала следующими физикомеханическими характеристиками:
Напряжение при 300%-ном удлинении, МПа
1,5
Прочность при растяжении, МПа
8,3
Относительное удлинение, %
700,0
Остаточное удлинение, %
15,0
Сопротивление раэдиру, Н/м 25,0
Предлагаемое изобретение позволит наносить. покрытия в виде растворов или дисперсий полимеров, подсушенных в потоке газа, что в свою очередь. позволит наносить защитные покрытия непрерывно любой толщины, значительНо сократив время изготовления таких иэделий, и существенно повысить их качество; рекуперировать растворитель полимеров, резко снизить себестоимость изготовляемых иэделий; уменьшить загазованность цехов, вредными летучими растворителями и тем самым улучшить и облегчить условия труда.
Исключить пожаро-взрывоопасность при изготовлении данного вида изделий.
1009523
Фиг. 4
Составитель В. Ляпина
Редактор О. Филиппова Техред M.Kîøòóðà Корректор А. Тяско
Заказ 2546/5 Тираж 687, Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
