Способ нанесения защитного покрытия на композиционный сгорающий материал
Изобретение относится к области получения защитных покрытий на композиционных сгорающих материалах и изделий из них для оборонной промышленности. Способ нанесения защитного покрытия на композиционный сгорающий материал, включающий создание на материале слоя подложки и основного защитного покрытия из двух слоев лака ЭП-5123 методом пульверизации в течение 8-12 с, при этом для создания подложки сгорающий материал обрабатывается ацетоном путем его окунания в растворитель с выдержкой не более 1 с, с последующей сушкой в течение 1,5-2,5 ч. Изобретение обеспечивает сокращение длительности процесса сушки, уменьшение времени задержки воспламенения сгорающего материала и уменьшение энергозатрат при сушке одного комплекта жесткого сгорающего картуза. 1 табл.
Изобретение относится к области получения защитных покрытий на композиционных сгорающих материалах и изделий из них для оборонной промышленности.
При конструировании зарядов к самоходным артиллерийским установкам (САУ) используются жесткие сгорающие картузы (ЖСК) взамен металлических гильз, который изготавливается из сгорающего материала. ЖСК должны обеспечивать необходимую прочность при эксплуатации, влагозащиту и полноту сгорания при выстреле. Известно, что при увлажнении сгорающего материала скорость горения его уменьшается, что приводит к появлению несгоревших остатков сгорающего материала в каморе орудия при выстреле, при этом становится невозможно производить последующее заряжание зарядов.
В научно-технической литературе имеется достаточное количество информации о способах нанесения защитных покрытий на деревянные, пластмассовые, бетонные, металлические и композиционные материалы.
Так, например, известен патент [1], в котором описывается способ нанесения защитного покрытия на внутреннюю поверхность, включающий обработку внутренней поверхности изделия путем нанесения подложки из смеси парафина и двуокиси титана с последующим созданием основного защитного покрытия из металлической фольги, в частности свинцовой.
Недостатком данного способа является применение парафина, который при повышенных температурах (~60°С) плавится и способен проникать в поры целлюлозного пористого материала. При этом металлическая фольга будет отслаиваться от материала, следовательно, будет повышаться влагопроницаемость и уменьшаться герметичность изделия.
Известный патент [2], в котором описывается способ получения защитных покрытий на алюминиевых сплавах, может быть использован в радиотехнической и авиационной промышленности, приборостроении и других областях для изготовления изделий, эксплуатируемых в различных климатических условиях. Недостатком данного способа является многостадийная подготовка материала перед нанесением защитного лакового покрытия.
Наиболее близким техническим решением является способ нанесения защитного покрытия на целлюлозный материал по патенту [3] (прототип), включающий создание на материале слоя подложки и основного защитного покрытия, отличающийся тем, что в качестве подложки на поверхность наносится поливинилацетат путем окунания изделия в водную эмульсию с концентрацией 20-40 мас. % с последующей сушкой при температуре 60-70°С и нанесением двух слоев лака ЭП-5123 с условной вязкостью 12-16 с методом пульверизации в течение 8-12 с при вращении изделия.
Недостатком прототипа является использование поливинилацетата в качестве подложки, так как он является инертным компонентом, который снижает энергетические характеристики сгорающего материала, что может привести к его недогоранию при выстреле. Кроме того, длительность сушки подложки при температуре 60-70°С составляет 4-6 часа.
Задачей изобретения является сокращение длительности процесса сушки, уменьшение времени задержки воспламенения сгорающего материала (для улучшения полноты сгорания) и уменьшение энергозатрат при сушке одного комплекта жесткого сгорающего картуза.
Данная задача решается за счет того, что способ нанесения защитного покрытия на композиционный сгорающий материал, включающий создание на материале слоя подложки и основного защитного покрытия из двух слоев лака ЭП-5123 методом пульверизации в течение 8-12 с, отличается тем, что для создания подложки сгорающий материал обрабатывается ацетоном путем его окунания в растворитель с выдержкой не более 1 с. с последующей сушкой в течение 1,5-2,5 часов.
Приготовление лака ЭП-5123 осуществляется в соответствии с техническими условиями [4]. Полуфабрикат лака имеет вязкость 15-25 с по вискозиметру ВЗ-246, при температуре (20,0±0,5)°С в него добавляется отвердитель №1 [5], смесь перемешивается, затем лак разбавляется растворителем Р-5А [6] до рабочей вязкости 12-13 с по вискозиметру ВЗ-246, рабочий лак используется в течение 72 часов. С течением времени вязкость лака повышается, так как в нем присутствует отвердитель. По истечение 72 часов вязкость лака становится больше 16 с по вискозиметру ВЗ-246 и далее он не используется.
Выбор ацетона для создания подложки обусловлен тем, что при обработке нитратов целлюлозы, входящих в состав сгорающего материала, ацетоном происходит их пластификация. Таким образом, при сушке сгорающего материала обработанного ацетоном, на наружной поверхности сгорающего материала происходит образование «корочки» толщиной 20-30 мкм с большей плотностью, чем плотность сгорающего материала в объеме (0,8-0,95 г/см3).
Если не создавать более плотный поверхностный слой, то при нанесении лака он будет проникать в состав сгорающего материала и на поверхности не будет образовываться защитная пленка из лака ЭП-5123. Таким образом, при хранении изделий будет увеличиваться содержание влаги, что негативно влияет на использовании изделий по прямому назначению.
При использовании лака ЭП-5123 с вязкостью более 16 с, образуется не равномерный слой лака на поверхности (шагрень), при этом повторное нанесение лака с той же вязкостью не обеспечивает однородного лакового покрытия. Использование лака с вязкостью менее 12 с приводит к перерасходу лака, нанесение 2 слоя также не обеспечивает равномерности покрытия. Кроме того, на поверхности материала наблюдаются подтеки, что приводит к повышению газопроницаемости материала. Время нанесения лака 8-12 с зависит от вязкости лака. Чем вязкость выше, тем время нанесения меньше. Такое двухслойное покрытие обеспечивает герметичность изделия при вакуумировании до 49 кПа (-0,5 атм.) при температуре 60°С.
Способ нанесения покрытия осуществляется следующим образом:
Пример 1. Емкость заполняется ацетоном, в нее кратковременно полностью погружается энергонасыщенный сгорающий материал, который после обработки направляется на сушку, осуществляемой при температуре 60-70°С в течение 2 часов до постоянной массы. Затем изделие устанавливается на подвес и при его вращении наносится 1 слой лака ЭП-5123 с вязкостью 12 с, время нанесения составляет 12 с, затем целлюлозный материал сушится до постоянной массы, второй слой лака наносится аналогично первому.
Остальные примеры выполняются аналогично.
В таблице приведены режимы нанесения покрытия на целлюлозный материал.
Из приведенных данных видно (примеры 1-3), что необходимые характеристики сгорающего материала по гигроскопичности и герметичности при вакуумировании достигаются за счет применения ацетона для создания подложки, который наносится методом окунания, с последующей лакировкой лаком ЭП-5123 в 2 слоя.
Время сушки сокращается до 1,5-2,5 часов вместо 4-6 часов, время задержки воспламенения в среднем в 1,6 раза, а энергозатраты на фазе сушки - в 2 раза
Список литературы
1. Патент США № US 5052304
2. Патент РФ №2304157 (C09D 109/00, C09D 5/08) Лаковая композиция и способ получения защитного лакового покрытия на устройствах из алюминиевых сплавов / Симунова С.С., Хромова Т.А. и др.
3. Патент РФ №2606608 (B27K 3/00, B27K 5/04, C09D 131/04) Способ нанесения защитного покрытия на целлюлозный материал / Солдатов С.В., Енейкина Т.А. и др.
4. ТУ 2111-03075351875-2006. Лак ЭП-5123
5. ТУ 6-10-1263-77. Отвердитель №1
6. ГОСТ 7827-74. Растворители марок Р-4, Р-4А, Р-5, Р-5А, Р-12 для лакокрасочных материалов
Способ нанесения защитного покрытия на композиционный целлюлозосодержащий сгорающий материал, включающий создание на материале слоя подложки и основного защитного покрытия из двух слоев лака ЭП-5123 методом пульверизации в течение 8-12 с, отличающийся тем, что для создания подложки сгорающий материал обрабатывается ацетоном путем его окунания в растворитель с выдержкой не более 1 с. с последующей сушкой в течение 1,5-2,5 часов.
