Способ получения полимерных покрытий
ОП АНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Сецналистических
Республик
< 689742
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Зеювлено 250477 (21) 2479395/23-05 (51)М. Кл. с присоединение заявки НоВ 05 D 7/22
Госудврстмккый хоиктет
СССР
Ilo юмам кзобретенкй к отхрыткй (23) Приоритет— (53) УАКБ78.02Б.3 (088. 8) ..
Опубликовано 05.10.79. Бюллетень т4о 37
Дата опубликованию описанию 0 5,10.79 (72) Авторы изобретения
Ю.М. Плескачевский, В. С.Миронов, С.В. Копылов и В.В.Смирнов (71) Заявитель
Институт механики металлополнмерных систем
АН Белорусской CCP (54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИ Я ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ
Изобретение относится к технологии нанесения полимерных покрытий и может быть использовано для нанесения полимерных покрытий на внутренние поверх- 5 ности полых иэделий, в частности на внутреннюю поверхность изделия сложной конфигурации {трубопроводы малого диаметра сложной формы, краны, смесители, змеевики, вентили, фитинги и, 1p т.п.).
Известно несколько способов нанесения полимерных покрытий из порошкообраэных термопластических полимеров на внутренние поверхности иэделий, в частности труб, которые состоят в нагревании поверхности и контактировании ее с полимерным порошком и различаются способами нагревания покрываемой поверхности и подачи порошка в полость иэделия.
Ыирокое применение для нанесения
Покрытий из порошкообразных полимеров на внутренние поверхности крупногабаритных иэделий находит струйный метод напыления, который часто применяют вместе с методом электростатического осаждения мелкодисперсных частиц. Так, известен способ нанесения покрытия из порошкообраэного полимера пропусканием через заряженную трубу смеси частиц полимера с воздухом, имеющих противоположный электрический заряд, причем подаваемой в трубу смеси сообщается вращательное движение с помощью струи сжатого газа, тангенциально введенной в торец трубы (1). Для повышения степени осаждения порошка покрываемой трубе сообщают вращательное движение в направлении вращения воздушно-порошковой смеси (2).
По указанным способам получают качественные покрытия на внутренних поверхностях труб внутренним диаметром до 10 мм. Вместе с тем не удается получать сплошное покрытие на разветвленных поверхностях сложной конфигурации, а также в линейных трубах диаметром менее
10 ми.
По технической сущности и получаемому эффекту к предлагаемому способу наиболее близок способ получения покрытий на внутренних поверхностях полых, например, металлических и стеклянных изделий, включающий загрузку порошка полиI мера в полост ь и здели я, распреде689742 ление его по поверхности, последун щую выгрузку остатка и нагревание изделия, причем более полное контактирование порошка с нагретой поверхност ью и получение покрытия с хорошей адгеэией к поверхности благодаря увеличению Фактической площади контакта под действием центробежных сил на расплав полимера обеспечиваются вращением нагретого изделия (3) .
Этот способ позвОляет получать равномерные покрытия, но малопригоден для нанесения покрытий на .внутренние поверхности иэделий малых размеров. Вращение последних малоэффективно вследствие малой величины возникающей центробежной силы и требует дорогостоящих приспособлений. В результате того, что вся масса порошка в малых объемах (узких полостях) прогревается практически одновременно, она дает усадку по всему объему, и несмотря на вращение иэделия покрытие не образуется. Кроме того, при нанесении покрытий Укаэанными способами практически всегда полимерное покрытие окисляется, что, с одной стороны, улучшает его адгезию к поверхности детали, а c другой — существенно ухудшает физико-механические свойства и химическую стойкость, в результате чего сужается область применения покрытия и срок его службы.
Целью изобретения является обеспечение воэможности нанесения покрытий на внутренние поверхности иэделий сложной конфигурации с расстоянием между противоположными стенками 2-15 мм.
Цель достигается тем, что в известном способе нанесения покрытия иэ порошкообраэного полимера на внутреннюю поверхность полого изделия путем загрузки порошка полимера в полость изделия, нагревания иэделия и последующего охлаждения в полости изделия перед его нагрева-э нием создают разрежение 2 10
5 10 мм рт.ст., нагрывают изделие . с температуры на 40-50 С выше температуры плавления полимера с последующей откачкой газа из полости до получения покрытий.
Охлаждают покрытие также при откачке воздуха, что позволяет значительно снизить окисление полимерного покрытия.
Вакуумирование полости иэделия, заполненной порошком полимера, приводя к изменению Условий теплообмена между частицами полимера и нагретой поверхностью иэделия, препятствует быстрому прогреванию всей массы порошка полимера в малых .объемах (узких полостях), спеканию и усадке порошка по всему объему, в результате чего созлаются условия для равномерного оплавления порошка полимера на поверхности и получения качественнОго покрытия.
Пример 1. Покрытия из порошкообразного полиэтилена низкого давления (ПЭ-21006-075 ГОСТ 16 338-70) и нестабилиэированного пентапласта. марки A (Ту 6-05-1422-71) наносят на внутреннюю поверхность запаянных с одного конца стеклянных труб (прямых, изогнутых в виде змеевика, с глухими ответвлениями) внутренними диаметрами 2 6; 5,3; 9; 15 мм.
Кроме того, в трубы внутренними диаметрами 5,3; 9 и 15 мм помещают вкладыши иэ алюминиевой фольги толщиной
70 мкм. Фольгу предварительно обрабатывают бумагой 9 3 (ГОСТ 64 56-68) и обеэжиривают ацетоном. Вкладышам придают Различную Фор у: Форму цилиндрика,параллелепида трехгранной призмы. Высота металлического вкладыша 50- 150 мм, а расстояние между противоположными внутренними стенками не превышает 15 мм.
В трубу, запаянную с одного конца, с помещенным в нее вкладышем из фольги или беэ него насыпают порошок полимера. В результате откачки воздуха в трубе создают предварительный вакуум порядка 2 10 мм рт.ст.
Ту часть трубы, в которой находится порошок полимера, помещают в термостат температурой 180-270 С. Длительность выдержки в термостате 0,63,6 ксек. В процессе непрерывной откачки наблюдают формирование на внутренних поверхностях трубы или вкладыша, если его помещают в трубу, полимерного покрытия. После нанесе® ния покрытия его охлаждение в монолитизацию осуществляют в присутствии воздуха. При этом откачку либо продолжают до полного охлаждения, либо прекращают, и в систему подают воздух. Вкладыши извлекают иэ трубы, и .методом отслаивания под углом 180 фольги от покрытия оценивают адгеэию последнего к подложке. Средние.усилия отслаивания фольги от полиэтиленового и пентанового покрытий (адгезия), сформированных в указанных условиях, а также выдержанных в течение 240 ч при 323 К в дистиллированой воде и уксусной кислоте, представлены в табл.1.
Из полученных покрытий вырубают образцы для испытаний на разрыв (лопатки) с размером рабочей части
10я2 мм. Толщина полиэтиленовых покрытий 0,2-0,3 мм, пентановых 0,360 0,4 мм. Прочность на разрыв, а также относительное удлинение определяют нри растяжении йа разрывной машине P-40 как среднее по 5 образцам.
65 Результаты приведены в табл.1.
689742
Таблнца1
Покаэат
Полиэтилен низкого давления
0,8
1,0
1,4
0,40
0,6
0,6
0,5
0,8
0,50
0 50
48,8
0,6
0,7
0,6
0,8
3,6
48,6
49,4
49 4 48 ° 3
49,0 49,5
0,6
Микротвердость, мН/м
48,2
45,1
0,45
0,60
0,75
45,2
47,1
1 В
44,1
О, 30
0,50
0,70
44,0
50,5
0,30
0,50
48,2
3,6
О, 35
0,60
0,45
0 50
О, 65 0,60
0,65
Пентапласт
0,6
0,50
О, 40
0,35
0,35
О 0,40
Адгеэия к металлу кН/м
1,8
0,55
0,60
46,3
0,40
0,50
0,15
0,20
0,45
0,45
50,2
3,6
0,40
46,2
52,4
54,0
52,5
0,6
1,8
Микротвердость, мй/м
46,8
48,0
50,9
51,7
46,0
0f 10
О, 10.
0,10
47,2
3,6
50,6
51,3 50,8
О Oi10
0i 10
0,15
0,30
0,10
0,6
Ад ге зи я по сл е выдержки в течение 240 ч при-, 50 С з воде, кН/м
0,15
О, 15
1,8,25
О 0,30
3,6
Анализ результатов показывает, что оптимальными температурно-временными условиями нанесения покрытий являются для порошка полиэтилена низкого давления 180 - 220 С, 4 -1,8-3,6 ксек. для пентапласта
Т е 220-270 С и Проведенные опыты по исследованию влияния величины создаваемого вакуума на свойства получаемых покрытий показывают, что, начиная с давления -3 5. 10 мм рт. ст., увеличение разрежения не оказывает существенного влияния на параметры покрытий. При вакууме ниже 10 мм рт.ст. нанесение покрытий укаэанным способом затруднительно в связи с увеличением веПример 2. В соответствии с известным способом (по патенту США 93376151) проводят нейтральные эксперименты на металлических (латунных) трубах внутренним диаметром 15, 10 и 5 мм и длиной 250 мм. Для оценки качества покрытий в трубы помещают 55 вкладыши ципиндрической формы из алюминиевой фольги толщиной 70 мкм, которую предварительно обрабатывают бумагой М 3 (ГОСТ 6456/68) и обеэ.жиривают ацетоном. Трубу размещают 6О в полости цилиндрического пустотелого нагревателя и вращают ее с помощью привода токарного станка 1640 4 П со скоростью 300 об/мин. Трубу заполняют порошком полимера у .и оба ее конца заглушают пробками. Адгезия к металлу, 0,6 кК/м Адгезия после вы- 0,6 держки в течение 240 ч при 50 С в 1 8 воде, кН/м 3,6 45 роятности объемного спекания порошка полимера. 689742 Таблица 2 Покаэате 270 Полиэтилен низкого давления. 0,65 0,55 0,5 0,80 0,70 0,8 1,00 0,95 0,9 Адгезия к металлу, 0,6 0,45 кН/м 1,8 0,60 0,55 3,6 Микротвердость, мй/м 0,6 46,3 44,0 43,5 39,5 39,0 41,3 40,8 40,0 42,0 1,8 44,3 44,1 0,20 3,6 38,2 0,6 Адгезия после выдержки в течение 240 ч при 50 С в воде, кН/м 0,10 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,30 0,35 1,8 0,30 0,30 3,Ь Пентапласт 0 35 0 40 0 50 0,40 0,55 0,55 0,50 0,80 0,45 кН/м 1,8 3,6 48,3 46,2 46,3 46,1 45,7 47,0 45,8 45,2 46,8 0,6 Микротвердость, мН/м 1,8 3,6 0,6 0 0 0 10 0,10 0,10 0,10 0,15 0,20 0,10 Адгезия после выдержки в течение 240 ч при 50 С в воде, кН/м 1,8 3,6 Сравнение данных табл.1 и 2 показывает, что защитные свойства покрытий, полученных известным способом (1) на внутренних поверхностях трубок внутренним диаметром не более 15 мм, значительно хуже свойств покрытий,. которые получены предлагаемым И способом. Таким образом, использование пред" лагаемого способа получения покрытий на внутренних поверхностях полых 65 Зз время Формирования (р) принимают время нахождени и порошка при Т .Монолитиэацию покрытиЯ осуществляют на воздухе при открытом одном конце трубы. После охлаждения из последней извлекают алюминиевыЯ вкладыш и оценивают качество покрытия.Опыты показывают, что в трубах внутАдгеэия к металлу, 0,6 рея ням диаметром 10 и 5 мм сплошное покрытие не образуется, а происходит частичное спекание частиц полимера. В трубах внутренним диаметром 15 мм удается получить покрытие при разных режимах, Характеристики полученных покрытий представлены в табл.2. иэделий при малом расстоянии между противоположными внутренними стенками обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества: воэмсякиость получения покрытий на внутренних поверхностях, ограничивающих мапые объемы иэделия нанесение покрытий на .развитую внутреннюю поверхность Слсякиой конфигурации; упрощение технологии нанесения покрытий на внутренние поверхности изделий. 689742 Формула иэобретенн я Составитель В.Балгин Редактор 3.Бородкина ТехредЛ.Алферова Корректор Н.Стец Заказ 585 3/6 Тираж 822 Подписное ЮИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул. Проектная, 4 Способ получения полимерных покрытий на внутренних поверхностях полых металлических и стеклянных иэделий путем загрузки поро к а полимера в полость изделия, нагревания иэделия и последующего охлаждения, о т л и ч B ю ol и и с я тем что с целъю получения покрытий на изделиях слож.ной конФигурации с расстоянием между противоположными стенками 2-15 мм,в полости изделия перед его нагреванием создают разрежение 2- 10 — 5. 10 мм рт. ст °, нагревают иэделие до темпера уры плавления полимера с последующей откачкой газа нэ полости до получения покрытия. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9305087, кл. В 05 D 7/22, 1968. 2. Патент США 9 3850660, кл. 117- 1, опублик. 1974. 3. Патент Clr!A Ю 3376 151, кл . 1 17- 1, опублик 1972 (прототип).
