PL165174B1

PL165174B1 - Sposób i srodek strumieniowo-scierny do usuwania warstwy pokrywowej z powierzchni wrazliwego podloza, zawlaszcza metalu i kompozytu PL PL PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL165174B1
Application number: PL91289763A
Authority: PL
Inventors: Lawrence Kirschner; Michael S Lajoie; William E Spears Jr
Original assignee: Church & Dwight Co Inc
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1991-04-05
Publication date: 1994-11-30
Also published as: NZ237596A; CA2079892C; WO1991015308A1; CN1029599C; JPH0669668B2; JPH05504919A; CN1056077A; CA2079892A1; TR25589A; NO176751C; NO176751B; EP0525122A1; EP0525122A4; NO923823D0; NO923823L; AU643039B2; KR960003113B1; MY109653A; AU7982891A

Abstract

1. S p o só b u su w a n ia w arstw y pokryw ow ej z p o - w ierzchni w razliw ego podloza, zw laszcza m e ta lu i k o m - p o z y tu , w k tó r y m n a d m u c h u je s ie p o w ie rz c h n ie w razliw ego p o dloza s tru m ie n ie m o sro d k a fluidalnego o duzej szybkosci przeplyw u, zaw ierajacego sro d ek stru - m ieniow o-sciern y przygotow any z rozpuszczaln y m i w w odzie ziarn am i k ry stalicz n eg o w odorow eglanu, zna- mienny tym, ze n a d m u c h u je sie pow ierzchn ie s ro d - k ie m s tru m ie n io w o -s c ie rn y m z a w ie ra ja c y m z ia rn a w odorow eglanu m e ta lu alk alicznego i /l u b w odorow e- g la n u am onow ego o sred n ie j w ielkosci w za k resie od 100 do 500 m ikronów . 8. S ro d ek s tru m ie n iow o-sciern y d o u su w a n ia w arstw y pokryw ow ej z p o w ierzch n i w razliw ego podloza, zw laszcza m e ta lu i k o m p o zy tu , sk la d a ja c y sie z ro zp u - szczalnych w w odzie k ry stalicz n y ch z ia re n w odorow e- g la n u , znamienny tym, ze w odorow eglan j e s t w p o staci ziaren w odorow eglanu m e ta lu alk alicznego i/lu b w odo- row eglanu am onow ego, a s re d n ia w ielkosc tych ziaren je s t w zakresie o d 100 do 5 0 0 m ikronów , przy czym w odorow eglan w y m ieszan y j e s t z hydrofobow ym d w u t- lenkiem k rz e m u , j ak o sro d k iem zapobiegajacym zb ry la- n iu i u latw iajacy m przeplyw , w ilosci od 0 ,2 do 3% w agow ych w s to s u n k u do ilosci w odorow eglanu. FIG. 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i środek strumieniowo-ścierny do usuwania warstwy pokrywowej z powierzchni wrażliwego podłoża, zwłaszcza metalu i kompozytu.

Wynalazek dotyczy sposobu, który polega na zastosowaniu strumienia ośrodka fluidalnego o dużej szybkości przepływu, zawierającego środek strumieniowo-ścierny przygotowany z rozpuszczalnymi w wodzie ziarnami krystalicznego wodorowęglanu, oraz środka strumienio165 174 wo-ściernego przewidzianego do realizowania sposobu, który składa się z rozpuszczalnych w wodzie krystalicznych ziaren wodorowęglanu.

W praktyce technologicznej często zachodzi potrzeba usuwania warstw pokrywowych z powierzchni albo czyszczenia powierzchni różnych struktur i wyposażeń, począwszy od budynków przez urządzenia przemysłowe aż do wielorakich elementów konstrukcyjnych. Wiele różnych technik zostało opracowanych do tego celu. Ich zakres obejmuje rozwiązania od mechanicznego ścierania aż do zastosowania środków chemicznych przeznaczonych do czyszczenia albo usuwania pokryw powierzchniowych, a między nimi powłok malarskich, lakierskich, uszczelniających i innych. Gdy zadaniem jest czyszczenie albo ścieranie powierzchni twardych, wytrzymałych materiałów, jak granitu lub stali nierdzewnej, to można zastosować techniki ścierania o wysokiej intensywności, jak na przykład technikę piaskowania. Jeżeli natomiast powierzchnie są bardziej wrażliwe, to zazwyczaj wymagane jest zastosowanie mniej agresywnych sposobów traktowania powierzchni w celu zapobieżenia procesowi uszkodzenia podłoża.

Tak na przykład towarzystwa lotnicze i agencje wojskowe przeznaczają poważne sumy na okresowe usuwanie, czyli zdejmowanie, względnie ścieranie powłok malarskich i innych pokryw z powierzchni nowoczesnych samolotów. Powierzchnie te określone są przez lekkie stopy aluminiowe oraz innych metali albo przez struktury kompozytowe, a więc materiały stosunkowo miękkie, z których powłoki malarskie i inne warstwy pokrywowe powinny być usuwane uważnie, ażeby unikać nadmiernego ścierania albo uszkodzenia powierzchni środkami mechanicznymi i chemicznymi. Nieuważne postępowanie może w szczególnych przypadkach prowadzić do poważnego zmniejszenia wytrzymałości mechanicznej.

Różne techniki ścierania, podobne do zastosowania strumienia piasku zostały zaproponowane dla usuwania pokryw i powłok z powierzchni wrażliwych struktur metalicznych i kompozytowych samolotów i podobnych urządzeń. Środki strumieniowo-ścierne mające zastosowanie w takich sposobach powinny spełniać pewne wymagania. Powinny wykazywać względnie niską agresywność (twardość od około 2,0 do około 3,0 na skali twardości Mohsa). Powinny być do dyspozycji w postaciach o różnych rozkładach wielkości ziaren dla obróbki powierzchni różnych podłoży. Powinny być łatwe do wprowadzenia w przepływ także w warunkach dużej wilgotności, w szerokim zakresie wartości ciśnienia pneumatycznego oraz natężenia przepływu. Powinny być rozpuszczalne w wodzie dla ułatwienia szybkiego oddzielenia ich od usuniętych zasadniczo nierozpuszczalnych powłok malarskich i innych substancji żywicznych, a dla ułatwienia wybierania odpadów, ich składniki nie mogą spowodować zanieczyszczenia środowiska.

W opisie patentowym USA nr 4 731 125 ujawnione jest zastosowanie środków plastykowych do strumieniowego czyszczenia powierzchni wrażliwych podłoży metalicznych i kompozytowych. Substancje tego rodzaju są jednak stosunkowo kosztowne i ich zastosowanie może być związane z poważnymi problemami przy rozporządzeniu odpadów.

Jako środek strumieniowo-ścierny proponowano także wodorowęglan sodowy dla usuwania warstw pokrywowych z wrażliwych podłoży, między innymi z elementów konstrukcyjnych samolotów. Wodorowęglan sodowy wydaje się być idealny do takich celów, ponieważ dobrze spełnia warunki wyszczególnione powyżej. Jest to stosunkowo nieagresywny (twardość na skali Mohsa wynosi około 2,5), jest dostępny w szerokim zakresie wielkości ziaren, jest rozpuszczalny w wodzie i szeroko stosowany w oczyszczalniach ścieków do kontroli zasadowości i wartości pH. Wodorowęglan sodowy jest znany także jako materiał polerski o charakterystyce dobrze dopasowanej do wymagań operacji technologicznych, na przykład przy polerowaniu zębów.

Znane są środki strumieniowo-ścierne zawierające wodorowęglan sodowy między innymi z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 882 638; 3 972 123; a także 4 174 571; 4 412 402; 4 214 871; 4 462 803; 4 482 322; 4 487 582; 4 492 575; 4 494 932 oraz 4 522 597.

Podstawową niedogodnością związaną z zastosowaniem wodorowęglanu sodowego jako środka strumieniowo-ściernego jest to, że substancja ta wykazuje skłonność do zbrylania albo poprzez samoistne zagęszczenie, albo, co jest bardziej powszechne, przy wystawieniu jej na działanie środowiska o dużej wilgotności. Jest to szczególnie niekorzystn przy przemysłowych operacjach strumieniowo-ściernych, ponieważ w nich stosuje się sprężone powietrze, które jest

165 174 zazwyczaj nasycone wilgotnością i zawiera oleiste zanieczyszczenia pochodzące od sprężarki powietrza; wilgotność względna sprężonego powietrza wynosi 90% albo więcej. W dodatku, dostępne w handlu rodzaje wodorowęglanu sodowego mają takie cechy samoistne, które niekorzystnie wpływają na transport tej substancji w strumieniu ze względu na zwykły skład granulometryczny ziaren oraz na kształt tworzących je kryształków.

Przy zastosowaniu wodorowęglanu sodowego znane jest dodanie do niego środka poprawiającego płynność, przez co zbrylanie jest również utrudnione. Tak na przykład proponowano wymieszanie wodorowęglanu sodowego z ortofosforanem trójwapniowym dla przygotowania produktów proszkowych oraz dla dentystycznej profilaktyki powietrzno-strumieniowej. Wymieszanie wodorowęglanu sodowego z taką substancją w poważnej mierze poprawia jego charakterystykę płynności, utrudniajego zbrylanie. Wodorowęglan sodowy uzupełniony ortofosforanem trójwapniowym jest jednak w normalnych warunkach produktem o przechowalności od 3 do 6 miesięcy, ponieważ jego składnik ortofosforanowy absorbuje wilgoć aż do osiągnięcia stanu nasycenia, po czym przekształca się w spore bryły.

Tak więc zadaniem obecnego wynalazku jest stworzenie nowego rodzaju środka strumieniowo-ściernego opartego na wodorowęglanie oraz opracowanie sposobu wykorzystującego taki środek do usuwania warstw pokrywowych z powierzchni wrażliwych podłoży metalicznych i kompozytowych. Nowy środek strumieniowo-ścierny powinien łatwo pływać i być przechowalny przez długi czas w niepomyślnych warunkach handlowych, przy czym może być wykorzystany przy wysokiej wilgotności powietrza i szerokim zakresie wartości precyzyjnie skontrolowanych parametrów natężenia przepływu oraz ciśnienia powietrza.

Dla rozwiązania postanowionego zadania opracowano sposób usuwania warstwy pokrywowej z powierzchni wrażliwego podłoża, szczególnie metalu i kompozytu, w którym dmuchuje się powierzchnię wrażliwego podłoża strumieniem ośrodka fluidalnego o dużej szybkości przepływu, zawierającego środek strumieniowo-ścierny przygotowany z rozpuszczalnymi w wodzie ziarnami krystalicznego wodorowęglanu, przy czym według wynalazku stosuje się jako środek strumieniowo-ścierny ziarna wodorowęglanu metalu alkalicznego i/lub wodorowęglanu amonowego o średniej wielkości w zakresie od 100 do 500 mikronów, korzystnie w zakresie od 250 do 300 mikronów i wymieszanego z hydrofobowym dwutlenkiem krzemu jako środka zapobiegającego zbrylaniu i ułatwiającego przepływ w ilości ok. 0,2% mas., jeszcze korzystniej od 0,2 do 3% mas. w stosunku do ilości wodorowęglanu.

Tak więc stwierdzono, że stosunkowo duże ziarna wodorowęglanu są bardzo skuteczne przy usuwaniu produktów ubocznych korozji oraz innych warstw pokrywowych z podłoża, bez uszkodzenia podłoża. Jest to przeciwne tradycyjnemu przekonaniu, że małe ziarna środka strumieniowo-ściernego, ze względu na większą powierzchnię właściwą, zapewniają większą efektywność czyszczenia od ziaren o większych wymiarach. Ponadto w większości tradycyjnych zastosowań strumieniowo-ściernych podwyższone natężenia zasilania środka strumieniowościernego prowadzą do podwyższenia produkcyjności (wydajności), to jest do zwiększonej szybkości usuwania warstw pokrywowych. Stosując jednak kryształowy środek wodorowęglanowy o składzie granulometrycznym jak podano powyżej można uzyskać ekonomiczną wydajność przy pomocy strumienia ośrodka fluidalnego transportującego ziarna wodorowęglanu w ilości od około 0,45 do 4,5 kg, korzystnie od około 1,3 do 1,8 kg na minutę i przy zastosowaniu tradycyjnie skonstruowanego wyposażenia do operacji piaskowo-strumieniowych działającego dyszą o średnicy 12,7 mm. W takich warunkach zwiększenia natężenia zasilania środkiem strumieniowo-ściernym nawet w bardzo poważnej mierze daje w wyniku jedynie nieznaczny wzrost wydajności.

Dodanie hydrofobowego dwutlenku krzemu do środka strumieniowo-ściernego okazało się być bardzo korzystne ze względu na charakterystykę płynności tego środka, która jest lepsza, niż podobna charakterystyka porównalnych środków, które są albo wolne od środków ułatwiających przepływ albo zawierają znane ze stanu techniki rodzaje tych środków, jak ortofosforan trójwapniowy lub hydrofilowy dwutlenek krzemu. Dodatkową korzyścią jest fakt, że oparty na wodorowęglanie środek strumieniowo-ścierny wymieszany z hydrofobowym dwutlenkiem krzemu jako środkiem ułatwiającym przepływ wykazuje przechowalność znacznie lepszą od znanych ze stanu techniki kompozycji: okres przechowywania jest praktycznie nieograniczony,

165 174 proponowany środek strumieniowo-ścierny wykazuje bardzo wysoką odporność wobec wilgotności obecnej w przemysłowo stosowanych strumieniach sprężonego powietrza.

Szczególnie korzystnym zrealizowaniem sposobu według wynalazku jest to, gdy stosuje się strumień ośrodka fluidalnego zawierającego ziarna wodorowęglanu sodowego w charakterze materiału ściernego proponowanego środka strumieniowo-ściernego. Wynalazek nie jestjednak, przeciwnie do znanego stanu techniki, ograniczony do zastosowania rozpuszczalnego w wodzie krystalicznego wodorowęglanu sodowego, wodorowęglany innych metali alkalicznych, na przykład wodorowęglan potasowy oraz wodorowęglan amonowy mogą być równie skutecznie wykorzystane. Tak więc, chociaż następny opis dotyczy zasadniaczo najbardziej preferowanego wodorowęglanu sodowego, jako podstawowego składnika środka strumieniowo-ściernego, to jednak powinno być oczywiste, że obejmuje on także inne materiały ścierne oparte na rozpuszczalnych w wodzie krystalicznych wodorowęglanach.

Znane jest wykorzystanie hydrofobowego dwutlenku krzemu wymieszanego z hydrofitowym dwutlenkiem krzemu w dentystycznej praktyce profilaktycznej jako środka ułatwiającego przepływ i uzupełniającego kompozycje polerujące. Tego rodzaju kompozycje mają zastosowanie w warunkach dramatycznie różniących się od warunków charakteryzujących przemysłowe operacje strumieniowo-ścierne. W praktyce dentystycznej więc korzysta się z kompozycji zawierających ziarna wodorowęglanu sodowego o średniej wielkości od około 65 do 70 mikronów, wydawanych w ilościach około 3 gramów na minutę poprzez dyszę o średnicy od około 0,8 do 1,6 mm. Ziarna te unoszone są przez czyste, laboratoryjnie sprężone powietrze o ciśnieniu od około 345 kPa do 770 kPa. Ponadto, co najważniejsze pod aspektem tego wynalazku, powietrze sprężone jest suche, praktycznie nienasycone wilgotnością, i dzięki temu powstają warunki przypływu i zbrylania, które są zupełnie różne od warunków cechujących przemysłowe operacje strumieniowo-ścierne, w których duża ilość środka strumieniowo-ściernego jest wymagana, i jest on transportowany w praktycznie nasyconym wilgotnością strumieniu sprężonego powietrza o dużej szybkości.

Dla rozwiązania postanowionego zadania opracowano także środek strumieniowo-ścierny do usuwania warstwy pokrywowej z powierzchni wrażliwego podłoża, szczególnie metalu i kompozytu, składający się zasadniczo z rozpuszczalnych w wodzie krystalicznych ziaren wodorowęglanu. Nowość tego środka leży w tym, że wodorowęglan obecny jest w postaci wodorowęglanu metalu alkalicznego i/lub wodorowęglanu amonowego w formie ziaren o średniej wielkości ziaren w zakresie od 100 do 500 mikronów, korzystnie od 250 do 300 mikronów, oraz że wymieszany jest on z hydrofobowym dwutlenkiem krzemu w ilości od 0,2 do 3% mas. w stosunku do ilości wodorowęglanu jako środkiem zapobiegającym zbrylaniu i ułatwiającym przepływ. Korzystnie stosuje się wodorowęglan sodu, przy czym hydrofobowy dwutlenek krzemu jest zasadniczo wolny od grup silanolowych związanych nie przez wodór oraz od absorbowanej wody.

W korzystnym zrealizowaniu środka proponowanego przez obecny wynalazek jako hydrofobowy dwutlenek krzemu wykorzystuje się na przykład produkt firmy Degussa AG rozprowadzany pod oznaczeniem Aerosil R 972. Jest to czysty koagulowany aerozol dwutlenku krzemu, w którym mniej-więcej 75% grup silanolowych na powierzchni ziaren wchodzi w reakcję chemiczną z dwumetylodwuchlorosilanem, przez co uzyskuje się produkt zawierający około 0,7 mmol chemicznie związanych grup metylowych na każde 100 m² powierzchni oraz około 1% węgla. Ziarna składające się z tego materiału mają średnicę od około 10 nm do około 40 nm, ich powierzchnia właściwa wynosi mniej-więcej 110 m2/g. Produkt ten można wytwarzać na przykład metodą hydrolizy płomieniowej z hydrofitowego dwutlenku krzemu, jak to przedstawione zostało między innymi w Angew. Chem., 72, 744 (1960), we francuskim opisie patentowym FR-PS 1 368 765 oraz w niemieckim opisie wyłożeniowym DT-AS 1 163 784. Dalsze szczegóły dotyczące tego rodzaju substancji można znaleźć w wydawnictwie Degussa AG zatytyłowanym Basic Characteristics and Applications of AEROSOL wydanym w sierp niu 1986 r.

Hydrofobowe ziarna dwutlenku krzemu są wymieszane ze środkiem strumieniowo-ściernym, na przykład wodorowęglanem sodowym w ilości od co najmniej około 0,2% do najwyżej około 3% w stosunku do ilości wodorowęglanu. Krystaliczne ziarna wodorowęglanu mogą mieć

165 174 dowolny skład granulometryczny, jeżeli średnia wielkość ziaren leży w zakresie od około 100 do około 500 mikronów. Korzystnie wybiera się średnią wielkość ziarenek w zakresie od około 250 do mniej-wiecej 300 mikronów, gdy proponowany wodorowęglanowy środek strumieniowo-ścierny jest wykorzystany do usuwania powłok malarskich z powierzchni zewnętrznej samolotów.

Środek strumieniowo-ścierny o powyższym zestawie i składzie granulometrycznym jest korzystnie stosowany do czyszczenia powierzchni wrażliwych podłoży metalicznych, jak na przykład aluminiowych albo przygotowanych ze stopów aluminiowych, lub podłoży kompozytowych, spotykanych między innymi przy powierzchniach zewnętrznych samolotów, przy czym takiemu zastosowaniu nie towarzyszy ani ścieranie, ani inne uszkodzenie powierzchni podłoża. Wśród kompozytów obrabialnych proponowanym środkiem strumieniowo-ściernym można wymienić struktury matrycowe, na przykład struktury oparta na żywicach epoksydowych, zawierających włókna, między innymi nitki szklane, grafitowe i podobne, które przeznaczone są do umocnienia struktury.

Zaletą proponowanego środka strumieniowo-ściernego jest możliwość zastosowania go przy pomocy powietrza sprężonego tradycyjnymi urządzeniami, to jest strumienia sprężonego powietrza zawierającego wilgotność w granicach nasycenia (o wilgotności względnej co najmniej około 90%) oraz zanieczyszczenia olejowe pochodzące od sprężarki. Do strumienia składającego się z proponowanego środka strumieniowo-ściernego i powietrza można wprowadzić także wodę dla chłodzenia obrabianego elementu oraz' zmniejszenia ilości powstającego kurzu, chociaż dodanie wody może spowodować nieznaczne zmniejszenie efektywności usuwania warstw pokrywowych z obrabianej powierzchni. Środek strumieniowo-ścierny składający się z wodorowęglanu oraz z hydrofobowego dwutlenku krzemu może być stosowany w strumieniu unoszącym od około 0,45 do około 4,5 kg (od 1 do 10 funtów), korzystnie od około 1,3 do około 1,8 kg (od 3 do 4 funtów) tej substancji na minutę, przy czym strumień powietrza sprężonego charakteryzuje się ciśnieniem w zakresie od około 69 kPa do mniej-więcej 1040 kPa (10 do 150 psi). Średnica dyszy do podawania strumienia wynosi zazwyczaj co najmniej około

6,3 mm (1/4 cali).

Jak wspomniano powyżej i to zostało udokumentowane doświadczeniami środek strumieniowo-ścierny przygotowany i stosowany zgodnie z tym wynalazkiem nie wykazuje tendencji do zbrylania, może być przechowywany przez praktycznie dowolnie długi czas i jest zawsze w stanie swobodnej płynności. Może on być stosowany w normalnych operacjach strumieniowościernych dla usuwania pokryw z wrażliwych podłoży metalicznych oraz kompozytowych.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 ukazuje zdjęcie fotomikrograficzne platerowanego elementu aluminiowego wykonane za pomocą mikroskopu elektronowego skaningowego przed czyszczeniem strumieniowo-ściernym; na powierzchni dobrze widoczne są ślady korozji przechodzącej przez platerowanie, fig 2 - zdjęcie fotomikrograficzne platerowanego elementu aluminiowego wykonane za pomocą mikroskopu elektronowego skaningowego po oczyszczeniu powierzchni proponowanym sposobem strumieniowo-ściernym; z powierzchni udało się usunąć obecny materiał korozyjny bez uszkodzenia powierzchni; i fig. 3 - porównawcze wykresy wydajności uzyskanych wodorowęglanowymi środkami strumieniowo- ściernymi o różnych średnich wielkościach ziaren i przy różnych natężeniach podawania strumienia.

Poniżej są przedstawione przykłady, które ilustrują korzystne cechy przepływowe (przykład 1) środka strumieniowo-ściernego według obecnego wynalazku oraz wysoką wydajność osiągalną dzięki niemu (przykłady 2 i 3). W tych przykładach części ilościowe oraz zawartości procentowe odniesione są do wagi, a temperatury wyrażone są w stopniach Celsjusza.

Przykład I. Dwie próbki krystalicznego wodorowęglanu sodowego o średniej wielkości ziaren od około 250 do około 300 mikronów, jedna z nich wymieszana z 0,5% hydrofobowym dwutlenkiem krzemu (wspomniany już produkt Aerosil R-972) zostały wykorzystane jako środek strumieniowo-ścierny w normalnym urządzeniu piaszczarskim o oznaczeniu Schmidt Accustrip System. Urządzenie to jest produkowane przez firmę Schmidt Manufacturing, Inc. (Houston, st.Texas, USA) i posiada dyszę o średnicy ok. 12,7 mm. Było ono połączone przez zawór thompsonowski z naczyniem zawierającym środek strumieniowo-ścierny o pojemności

165 174 około 28,3 dm³ (6 stóp kub.) oraz ze sprężarką wykonującą 800 cykli na minutę. Naczynie zostało umieszczone w ten sposób, by można było określić natężenie przepływu ośrodka.

Oba preparaty wodorowęglanowe były podawane poprzez dyszę przy ciśnienu około 415 kPa (60 psi), wykorzystując do tego normalne powietrze sprężone, które było nasycone wilgotnością kiedy przepływało ono przez środek strumieniowo-ścierny obecny w naczyniu.

Preparat zawierający krystaliczny wodorowęglan sodowy bez hydrofobowego dwutlenku krzemu jako środka ułatwiającego przepływ zapewniał strumień przerywany, bowiem środek stosunkowo szybko zapychał dyszę, uniemożliwiając dalszy przepływ. Tak więc ciągły przepływ był praktycznie nieosiągalny, częste czyszczenie dyszy było nieodzowne.

Preparat zawierający krystaliczny wodorowęglan sodowy i hydrofobowy dwutlenek krzemu przepływał przez system i dyszę w prądzie nieprzerwanym przez ponad 65 godzin, przy czym natężenie przepływu regulowano w ten sposób, by podawać preparat w ilości od około 0,45 do około 2,3 kg na minutę. W tym czasie nie stwierdzono żadnych problemów w przepływie.

Przykład II. Płyty testowe o szerokości 61 cm, długości 61 cm i grubości 0,82 mm zostały oczyszczone: traktowano je wodą, następnie umyto roztworem kwasu fosforowego, spłukano wodą, zastosowano do nich czynnik hamujący proces korozji o nazwie Alodyne i potem ponownie opłukano je wodą. Po tym na płyty naniesiono epoksydową farbę do gruntowania i płyty suszono w powietrzu przez osiem godzin. Płyty zostały następnie pokryte farbą poliuretanową i suszone przez siedem dni, po czym poddano je starzeniu przez 96 godzin w piecu wypełnionym powietrzem o temperaturze 99°C. Grubość łączna powłoki malarskiej i farby do gruntowania wynosiło około 51 mikronów.

W celu przeprowadzenia próby do naczynia wprowadzone zostały różne środki strumieniowo-ścierne oparte na wodorowęglanie sodowym, przy czym wypust naczynia wyposażony był w płytę z odpowiednim otworem do regulowania natężenia przepływu środka. Każdy środek strumieniowo-ścierny składał się z 99,5% wodorowęglanu sodowego oraz 0,5% hydrofobowego dwutlenku krzemu - różne środki różniły się wielkością ziaren. Przy podawaniu środka w dyszy zapewniono ciśnienie około 415 kPa i środek poddany został ciśnienu różnicowemu wystarczającemu do zapewnienia pożądanej wielkości natężenia przepływu. Ciśnienie wody nastawiono na wartość około 1380 kPa (200 psi), przez co zapewniono przepływ z natężeniem mniej-więcej 2 dm3/min (0,5 gal/min). Dysza strumieniowa była skierowana na płytę testową pod kątem 60°. Ilość środka strumieniowo-ściernego w prądzie zmieniała się w granicach od około 0,9 kg do

1,8 kg na minutę.

Rejestrowano czas trwania operacji usuwania warstw pokrywających płyty testowe.

Dane dotyczące wydajności i średnich wymiarów ziaren wodorowęglanów w poszczególnych środkach strumieniowo-ściernych były następujące:

Wielkość średnia ziaren	65 Wydaj	90 ność (m	125 „ m.mm'	250 ^!/min)
Natężenie podawania środka
strumieniowo-ściernego:
0,91 kg/min	0,32	0,55	0,59	0,68
1,36 kg/min	0,42	0,72	0,76	0,85
1,81 kg/min	0,51	0,81	0,85	0,93

Dane zestawione powyżej przedstawiono w fig. 3, gdzie krzywa 1 odpowiada natężeniu 0,91 kg/min., krzywa 2 natężeniu 1,36 kg/min., a krzywa 3 natężeniu 1,81 kg/min przepływu środka strumieniowo-ściernego.

Wyniki uzyskane w tym przykładzie dowodzą, że środki strumieniowo-ścierne o większych wymiarach średnich ziaren (150 i 250 mikronów) wodorowęglanu sodowego zapewniają, w porównaniu ze środkami składającymi się z mniejszych ziaren większą wydajność przy wszystkich natężeniach podawania strumienia.

Wynika także, że najwyższą ekonomiczność produkcji osiąga się przy średnich natężeniach podawania środka wynoszących około 1,4 kg/min., przy czym większe natężenia poda8

165 174 wania przyczyniają się jedynie do nieznacznego podwyższenia wydajności zdejmowania warstw pokrywowych. ,

Przykład III. Środek strumieniowo-ścierny był ten sam, który wykorzystano do zrealizowania przykładu 1, a więc stanowił on mieszankę składającą się z 99,5% wodorowęglanu sodowego o średniej wielkości ziaren od około 250 do 300 mikronów i 0,5% hydrofobowego dwutlenku krzemu o nazwie Aerosil R-972 i ten środek był porównany z innym zawierającym zwarte ziarna wodorowęglanu uzyskane dwukrotnym przesiewaniem przy pomocy sitek o średnicy oczek 420 do 840 mikronów wraz z podobną ilością (0,5%) tego samego hydrofobowego dwutlenku krzemu. Środki te były zastosowane do usuwania warstw pokrywowych z płyt testowych przygotowanych zgodnie z przykładem 2. Wydajności uzyskane tymi środkami były rejestrowane i maksymalne wartości zostały podane w poniższej tabeli. Z danych wynika, że maksymalna wydajność zapewniona przez proponowany wynalazek krystaliczny wodorowęglan sodowy jest znacznie wyższa, niż przy zastosowaniu zwartego wodorowęglanu sodowego stanu techniki.

Środek strumieniowościerny Krystaliczny NaHCO3 Zwarty NaHCO 3

Średnaa wielkość ziaren , mikron 275 390

Wydajność /in.

0,93 0,42

Z powyższych jest oczywiste, że obecny wynalazek oferuje nowy proces do czyszczenia powierzchni wrażliwych podłoży, do usuwania powłok malarskich i innych z takich powierzchni, ponadto proponuje krystaliczny wodorowęglan, przede wszystkim sodowy o niestosowanym dotychczas składzie granulometrycznym jako środek strumieniowo-ścierny do zrealizowania sposobu. Jest również oczywiste, że w proponowany proces oraz przydatne do jego wykonania środki strumieniowo-ścierne mogą być zrealizowane według wielu różnych możliwości bez odchodzenia od idei podstawowej wynalazku. Z tego względu powyższy opis jest raczej ilustracją wynalazku, a nie wyznacza ona granic zakresu ochrony.

165 174

UIUJ/JUJUJ UJUJ ρβΟΝΓναλΜ

FG 3

165 174

FIG. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób usuwania warstwy pokrywowej z powierzchni wrażliwego podłoża, zwłaszcza metalu i kompozytu, w którym nadmuchuje się powierzchnię wrażliwego podłoża strumieniem ośrodka fluidalnego o dużej szybkości przepływu, zawierającego środek strumieniowo-ścierny przygotowany z rozpuszczalnymi w wodzie ziarnami krystalicznego wodorowęglanu, znamienny tym, że nadmuchuje się powierzchnię środkiem strumieniowo-ściernym zawierającym ziarna wodorowęglanu metalu alkalicznego i/lub wodorowęglanu amonowego o średniej wielkości w zakresie od 100 do 500 mikronów.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nadmuchuje się powierzchnię nasyconym strumieniem powietrza sprężonego do ciśnienia w zakresie od 69 do 1040 kPa.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nadmuchuje się powierzchnię strumieniem środka fluidalnego zawierającego ziarna wodorowęglanu w ilości od około 0,45 do 4,5 na minutę.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nadmuchuje się powierzchnię strumieniem środka fluidalnego zawierającego ziarna o średniej wielkości w zakresie od 250 do 300 mikronów.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nadmuchuje się powierzchnię strumieniem środka fluidalnego zawierającego ziarna wodorowęglanu sodowego.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nadmuchuje się powierzchnię strumieniem środka fluidalnego zawierającego hydrofobowy dwutlenek krzemu w ilości od 0,2 do 3% wagowych w stosunku do ilości środka strumieniowo-ściernego.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że stosuje się hydrofobowy dwutlenek krzemu, który jest wolny od grup silanolowych związanych nie przez wodór oraz od absorbowanej wody.
8. Środek strumieniowo-ścierny do usuwania warstwy pokrywowej z powierzchni wrażliwego podłoża, zwłaszcza metalu i kompozytu, składający się z rozpuszczalnych w wodzie krystalicznych ziaren wodorowęglanu, znamienny tym, że wodorowęglan jest w postaci ziaren wodorowęglanu metalu alkalicznego i/lub wodorowęglanu amonowego, a średnia wielkość tych ziaren jest w zakresie od 100 do 500 mikronów, przy czym wodorowęglan wymieszany jest z hydrofobowym dwutlenkiem krzemu, jako środkiem zapobiegającym zbrylaniu i ułatwiającym przepływ, w ilości od 0,2 do 3% wagowych w stosunku do ilości wodorowęglanu.
9. Środek według zastrz. 8, znamienny tym, że jako wodorowęglan stanowi wodorowęglan sodowy, a hydrofobowy dwutlenek krzemu jest wolny od grup silanolowych związanych nie przez wodór oraz od absorbowanej wody.
10. Środek według zastrz. 9, znamienny tym, że średnia wielkość ziaren wodorowęglanu wynosi od 250 do 300 mikronów.