Способ получения полимерных покрытий

ОП АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Совэ Советских Сецналистическмх Республик(53) М Кг с присоединением заявки НоВ 05 О 7/22 Госуаврстмкнык вомктет СССР оо юмвм кзобретенкй к отхрыткй(088.8) . Опубликовано 05,10,79. Бюллетень Йо 37 Дата оттублнкоеанию описанию 0 5,10.79(71 Заявитель Институт механики металлополнмерных систем АН Белорусской ССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ Изобретение относится к технологии нанесения полимерных покрытий и может быть использовано для нанесения полимерных покрытий на внутренние поверх ности полых иэделий, в частности на внутреннюю поверхность изделия сложной конфигурации (трубопроводы малого диаметра сложной Формы, краны, смеси- тели, змеевики, вентили, фитинги и , 1 О т.п.).Известно несколько способов нанесе. ния 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 полимера в полость изделия, распределение его по поверхности, последун щую выгрузку остатка и нагревание изделия, причем более полное контактирование порошка с нагретой поверхностью и получение покрытия с хорошей адгеэией к поверхности благодаря увеличению Фактическойплощади контакта под действием центробежных сил на расплав полимера обеспечиваются вращением нагретого изделия (3) .Этот способ позвОляет получатьравномерные покрытия, но малопригоден для нанесения покрытий на .внутренние поверхности иэделий малыхразмеров, Вращение последних малоэфФективно вследствие малой величины возникающей центробежной силы и требует дорогостоящих приспособлений, В результате того, что вся масса порошка в малых объемах (узкихполостях) прогревается практически одновременно, она дает усадку повсему объему, и несмотря на вращение иэделия покрытие не образует" ся. Кроме того, при нанесении покрытий укаэанными способами практически всегда полимерное покрытие окисляется, что, с одной стороны, улуч" шает его адгезию к поверхности детали, а с другой - существенно ухуд" шает 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 стенка" ми 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 нагревают изделие .г 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 значи" тельно 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 (уэких полостях), спеканию и усадке порошка по всему объему,В результате чеГО соэлаются условиядля равномерного оплавления порошкаполимера на поверхности и получениякачественнОго покрытия.П р и м е р 1. Покрытия иэ порошкообразного полиэтилена низкого давления (ПЭ-075 ГОСТ 16 338-70)и нестабилиэированного пентапласта.марки А (Ту 6-05-1422-71) наносятна 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 толщиной70 мкм. Фольгу предварительно обрабатывают бумагой 9 3 (ГОСТ 64 56-68)и обеэжиривают ацетоном. Вкладышампридают различную форму: форму цилиндрика,параллелепида трехгранной призмы. Высота металлическоговкладыша 50-150 мм, а расстояниемежду противоположными внутреннимистенками не превышает 15 мм.В трубу, запаянную с одного конца, с помещенным в нее вкладышем изфольги или беэ него насыпают порошок полимера. В результате откачкивоздуха в трубе создают предварительЗ 0 ный вакуум порядка 2 10 мм рт.ст.Ту часть трубы, в которой находитсяпорошок полимера, помещают в термостЬт температурой 180-270 С. Длительность выдержки в термостате 0,6- З 5 3,6 ксек. В процессе непрерывнойоткачки наблюдают формирование навнутренних поверхностях трубы иливкладыша, если его помещают в трубу,полимерного покрытия. После нанесе ния покрытия его охлаждение в монолитизацию осуществляют в присутствиивоздуха. При этом откачку либо продолжают до полного охлаждения, либопрекращают, и в систему подают воздух. Вкладыши извлекают иэ трубы, и.методом отслаивания под углом 180Фольги от покрытия оценивают адгеэию последнего к подложке. Средниеусилия отслаивания фольги от полиэтиленового и пентанового покрытий (адгезия), сформированных в указанныхусловиях, а также выдержанных в течение 240 ч при 323 К в дистиллированой воде и уксусной кислоте, представлены в табл.1.Из полученных покрытий вырубаютобразцы для испытаний на разрыв (лопатки) с размером рабочей части10 я 2 мм. Толщина полиэтиленовых покрытий 0,2-0,3 мм, пентановых 0,3- 60 0,4 мм. Прочность на разрыв, а также относительное удлинение определяют нри растяжении йа разрывноймашине Ркак среднее по 5 образцам.65 Результаты приведены в табл,1,689742 Табл нца 1 Покаэат олиэтилен ниэк давления 0,4 0,6,25 Адгезия выдержк ние 24050 С з кН/м осле О, б в течепри-,де, 3,6 О, 10.0,10 0,15 О, 15,30 45 Адгезия после вы,6держки в течение240 ч при 50 С в фводе, кН/м 3,6 еэия к металлу 0,6 Анализ результатов показывает,что оптимальными температурно-временными условиями нанесения покрытий являются для порошка полиэтилена низкого давления Тр 180 - 220 С,фу -1,8-3,6 ксек. для пентапласта 50Т ю 220-270 С и Ф - 0,6-3,6 ксек,т,е, оптимальная Тф на 40-500 С вышетемпературы плавления полимера ина 10 фС ниже температуры термораэложения. 55Проведенные опыты по исследованиювлияния величины создаваемого вакуума на свойства получаемых покрытийпоказывают, что, начиная с давления5.10 мм рт.ст., увеличение разреження не оказывает существенного влияния на параметры покрытий. При вакууме ниже 10 мм рт.ст. нанесениепокрытий укаэанным способом затруднительно в связи с увеличением ве- у роятности объемного спекания порошка полимера. П р и м е р 2. В соответствии с известным способом (по патенту СОЪ 93376151) проводят нейтральные экспе рименты на металлических (латунных) трубах внутренним диаметром 15, 10 и 5 мм и длиной 250 мм. Для оценки качества покрытий в трубы помещают вкладыши ципиндричЬской формы из алюминиевой фольги толщиной 70 мкм, которую предварительно обрабатывают бумагой 9 3 (ГОСТ 6456/68) и обеэжиривают ацетоном. Трубу размещают 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 и оба ее конца заглушают пробками.10 0,1 15 0,2 0,10 внут- игураения сти Ви. время Формировани и ( Гф) принимают время нахождени и порошка приТ.Монолитиэацию покрытиЯ осуществляют на воздухе при открытом одном конце трубы. После охлаждения из последней извлекают алюминиевыЯ вкладыши оценивают качество покрытия.Опыты показывают, что в трубах внутСравнение данных табл.1 и 2 показывает, что защитные свойства покрытий, полученных известным способ 1, на внутренних поверхностях трубок внутренним диаметром не более 15 мм, значительно хуае свойств пок тий, которые получены предлагаемым способом. Таким образом, использование предлагаемого способа получения покрытийна внутренних поверхностях полых рениим диаметром 10 и 5 мм сплошноепокрытие не образуетск, а происходит частичное спекание частиц полимера. В трубах внутренним диаметром15 мм удается получить покрытие приразных режимах, Характеристикиполученных покрытий представленыв табл,2,Полиэтилен низкого давле иэделий при малом расстоянии меаду противополоаными внутренними стенками обеспечивает по сравнению с иэвест ными способами следующие преимущества: воэмоаиость получения покрытий на внутренних поверхностях, ограни- Щ чивающих мапые объемы иэделиянанесение покрытий на .развитую реннюю поверхность Слоаиой конф ции; упрощение технологии нанес покрытий на внутренние поверхно 5 изделий,689742 10 Формула иэобретенн я Составитель В.БалгинРедактор З.Бородкина ТехредЛ,Алферова Корректор Н,Стец Заказ 585 3/б Тираж 822 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4 Способ получения полимерных покрытий на внутренних поверхностях полых металлических и стеклянных иэделий путем загрузки порочка полимера в полость изделия, нагревания иэделия и последующего охлаждения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения покрытий на иэделиях сложной 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 экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9305087, кл, В 05 Э 7/22, 1968.2, Патент СЫА 9 3850660, кл. 117- ,опублик. 1974,3. Патент СшА 9 3376151, кл. 117- 1,опублик 1972 (прототип).