Способ нанесения полимеров в виде растворов или дисперсий методом распыления и установка для его осуществления

. СОЮЗ СОВЕТСНИХ пеииамеп 4 ИК РЕСПУБЛИК 05010 5 В 13 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬК АВТО ИДЕТЕЛЬСТ интетические- Высшая школа,еС 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(71) Научно-исследовательский институт резиновых и латексных иэделийи Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе(56) 1., Хрулев В.М. Склеи и пластики. М.,1970, с. 179.2. Авторское свидетельство СССРМ 812356, кл, В 05 В 1/12, 1979 (прототип).(54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ ВВИДЕ РАСТВОРОВ ИЛИ ДИСПЕРСИЙ МЕТОДОРАСПЫЛЕНИЯ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ,(57) 1. Способ нанесения полимеровв виде растворов или дисперсий метдом распыления,заключающийся в томчто частицы полимера распыляют в пток газа, а полученный двухфазныйпоток направляют в распылительноеустройство с фаэовым разделением,после чего полученную Фазу частицполимера направляют на подложку,отличающийся тем, что,с целью интенсификации процесса насения путем подсушивания наносившихчастиц полимера, перед распылениемчастиц полимера в газовый поток поледний 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 раэ 1Изобретение относится к технологии изготовления иэделий или получения покрытий из полимерных материалов методом распыления и к оборудованию по осуществлению процессов изготовления этих иэделий и пЬкрытий и может быть использовано для нанесения полимерных композицийна изделия сложной конфигурации,а также на крупногабаритные изделия. 0 Изобретение может быть также использовано для приготовления высокодисперсных порошков иэ полимеров, а также порошков красителей.Известен способ нанесения полимерров 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 сию полимера, и за счет инжекции происходит распыление раствора или дисперсии полимера на поверхность подложкиНедостатком известйого способа 25 является то, что капли полимера, нанесенные на поверхность изделия, имеют сравнительно большие размеры, что приводит к образованию неравномерной толщины полимерного покрытия, 30Кроме того, для нанесения очередного слоя полимерного покрытия необходима длительная операции по высушиванию предварительно нанесенного слоя. Кроме того, в известном устрой- З 5 .стве не предусмотрен отвод пожаро- взрывоопасных 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 лительное устройство с фазовым разделением, после чего полученную фазу частиц полимера направляют на подложку 23Данный способ является наиболее 50 близким к описываемому изобретению делением, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что она снабжена расположенными за узлом для распыления полимерного материала и газа по ходу ихперемещения теплообменником и инерционным пылеуловителем, сообщающимся с газовым трактом. 2по 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 проускание 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 высыхания 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.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 полимерови трубопроводом 4 - с компрессором 5. Форсунка 1 установлена в газовом тракте 6, сообщающимся с устройством с фаэовым разделением 7, включающем сверхзвуковое сопло 8 (Фиг. 2-5).Установка снабжена инерционнымпылеуловителем 9, сообщенным с газовым трактом 6. С газовым трактом б сообщен через трубопровод 10 и теплорбменник 11. Устройство с Фазовым раз делением 7 закольцовано трубопроводом 12 и 4 через поглотитель 13 влаги и компрессор 5Трубопровод 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 вентилями31, 32 и 33. Питатель 15 инертногогаза снабжен вентилем 34. Устройство с фазовым разделением 7 кроме 5 сверхзвукового сопла 8 содержитсверхзвуковой диффузор 35 и автоном"ный источник разряжения, роль которого выполняет компрессор 5.Зту роль может выполнять и автономно 0,установленный вакуумный насос (начертеже не показан)установка для нанесения полимеровметодом распыления работает следующим обРазом.В первом варианте работЫ установки из приготовительного участка потрубопроводу 26 в бачок 3 полимеровподается порция полимерной композиции. При этом вентиль 20 закрыт.Затем включают компрессор 5, воздухили газ нагнетают в трубопроводы 16,4 и 10Затем открывают вентиль 23и при помощиобратных клапанов 24.и 25 над уровнем полимера создаютзаданное давление, потом открываютвентиль 21 и 20. Тогда полимернаякомпозиция и воздух или,газ поступают в Форсунку 1, которой осуществляютраспыл полимера в газовый тракт б, ЗО,где крупные частицы осаждаются настенки и стекают в емкость 28 и 29,мелкие капли проходя через сопло 8,у которого непременным элементом яв"ляется ось дозвукового конфуэора, 35 идущая перед критическим сечениемпо ломанной или кривой линии. Касательная к оси дозвукового конфузоране пересекает ось дозвукового конФузора, т.е, кривизна этой оси нап О равлена в одну сторону без переломсе,В результате движения потока аэрозоля по искривленному дозвуковомуконфузору происходит поворот потока,Частицы полимера смещаются в потокепод действием центробежной силы кпериферии. За критическим сечением.сопла 8 гаэ расширяется, разгоняясьдо сверхзвуковой скорости. При этомнаправления движения сверхзвуковогопотока газов и инерционных сил частиц друг с другом образуют заданный.угол. В результате происходит разделение фаз на поток чистого газа ипоток частиц полимера.За критическим сечением сопла 8 55 газ может расширяться по законуПрантля-Майера при обтекании выпук-.лой поверхности, при этом происходитнаиболее эффективное разделение фаз.Вместе с вентилями.20 и 21 откы вают вентиль 22 и включарт теплообменник 11. В теплообменнике 11 температура газа изменяется в широкомдиапазоне (=10-;100 С) в зависимостиот неббходимой технологии изготов ления изделияВ газовом тракте б: На трубопроводах 2, 4, 10 и 16 ус"тановлены соответственно вентили20, 21, 22 и 23. Трубопровод 16 ибачок 3 для полимеров снабженыобратными клапанами соответственно24 и 25, трубопровод 26 служит дляподвода через вентиль 27 полимера кбачку 3. Инерционный уловитель 9,газовый тракт 6. и поглотитель 13 влаги снабжены емкостями 28, 29 иКаучук СК ПТОкись цинкаТиурамКаптаксСераСажа ПМ100,0 5,0 45 1,5 0,5 2,0 50,0 50 Стеариноваякислота 1,0 В качестве растворителя использо- ван бензин "калоша". Клей изготовили в клеемешалке СРКс небольшим объемом 3,0 л. капельки полимера подсыхают до необходимой остаточной влажности. Засоплом 8 растворитель идет вместес воздухом, а частицы полимеранапыляют на иэделие.В варианте работы установки,когда растворитель полимера требует обязательной рекуперации, процессотделения частиц полимера от газатот же, что и в предыдущем варианте,только сверхзвуковой поток газа поинерции попадает в сверхзвуковойдиффузор 35, а затем - в трубопровод 12. Вентили 17 и 18 открыты.В поглотителе 13 влаги гиз охлаждается и в результате конденсации сконцентрированная влага (растворительполимера) накапливается в емкости 30.Газ возвращается по трубопроводу 12в компрессор 5. Возможен вариант,когда воздух из поглотителя 13 вла- Яги через вентилятор или вакуумныйнасос выбрасывается в атмосферу(на фиг. не показано).В варианте работй установки, когдар 5растворитель полимера вэрывоопасен,перед началом работы все вентили установки открыты и происходит продувка всей системы установки инертнымгазом. Затем все. вентили закрывают.Дальнейшая последовательность включения установки как и в предыдущемварианте. Затем перекрывают вентиль18,и открывают вентиль 19, при этомкислород, который подсасывается пото-.ком инертного газа вместе с воздухомв устройстве с фазовым разделением 7,улавливается в поглотителях 14 химических элементов. Далее цикл повторяется.П р и м е р. Рецепт резиновой 40смеси, вес.ч.:Время приготовления клея 8 ч. Весовое соотношение резиновой смесии бензина 1; 8,5 в : 10,0.указанный раствор клея заливаютв. емкость полимеров 3 и распыляютв газовый тракт б, по которому проходили инертный гаэ с температуройо80-85 С, и экспозиция капель полимера происходит в течение 10-;12 с.Затем крупные частицы, превышающие10-15 мк, осаждались в пылеуловите-ле 9, а частицы полимера меньшеэтого размера вместе с потоком инертного газа проходили через сопло 8.Частицыполимера, подсушенныетаким образом, наносились на хлопчатобумажную тканевую подложку, которая была надета на форму.Толщина полимерного слоя зависелаот времени напыления. Максимальнаятолщина напыления получена 0,50,55 мм в течение 5 Ф 55 мин.Полученное таким образом полимерное покрытие на форме помещали всушильный шкаф при 100 оС.на 60 мин,а затем вулканизовали в паровом котлепри 150 С в течение 30 мин,ПОлученная полимерная пленка обладала следующими физикомеханическими характеристиками:Напряжение при 300-номудлинении, МПа 1,5 Прочность при растяжении, МПа 8,3 Относительное удлинение, 3 700,0 Остаточное удлинение, Ъ 15,0 Сопротивлениераэдиру, Н/м 25,0Предлагаемое 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 46/5Тираж 687,ВНИИПИ Государственного комитетпо делам иэобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская на ПодписноеСССР К д. 4 ент" Проектна илиал П жгород,Составитель В. ЛяпинаРедактор О. Филиппова Техред М.Коштура Коррек