RO109201B1 - Procedeu de obținere a unei soluții pentru impreganrea pieselor metalice - Google Patents

Abstract

: Invenția se referă la un procedeu de obținere a unei soluții pentru impreganrea pieselor metalice, din fontă și aluminiu, ce conțin defecte de turanre sau prelucrare. Procedeul constă în polimerizarea unui amestec de monomeri, constituit din monometilmetacrilat de 2-hidroxipropil, ca monomer de bază, și dimetilacrila,i ai diolilor alifatici inferiori, în prezență de inhibitori de polimerizare și emulgatori. Soluția de impreganre se utilizează în amestec bicomponent cu un inițiator de polimerizare, pentru impregnarea prin polimerizare anaerobă.

Description

Invenția de față se referă la un procedeu de obținere a unei soluții pentru impregnarea pieselor metalice.

Această invenție se referă la obținerea unei soluții pentru impreganrea pieselor metalice, prin prepararea unei compoziții cu adaosul unui emulgator și a unui inhibitor de polimerizare, utilizată în sistem bicomponent, cu un inițiator de polimerizare, la impregnarea pieselor metalice, turnate, din aluminiu sau fontă, fiind lavabilă cu apă.

Din procesul de turnare sau prelucrare mecanică, a pieselor, apar defecte - pori și microfisuri - care necesită obturarea, prin impregnare, în vederea recondiționării și recuperării acestor piese metalice.

Unele procedee utilizează sticlă solubilă, care este o soluție de silicat de sodiu cu 3...40% apă, cu viscozitate mare.

Dezavantajul acestor soluții este, în principal, gradul redus de impregnare de

50...60% determinat de viscozitatea mare a soluției și de degazarea incompletă, a porilor, datorită vidului limitat, la care se poate lucra. Acești factori împiedică impregnarea porilor și fisurilor mici și realizează o calitate slabă, a obturării.

Alt dezavantaj este legat de acțiunea corosivă asupra aliajelor de aluminiu, datorită alcalinității sticlei solubile.

Procedeul de impregnare cu sticlă solubilă este costisitor, datorită consumurilor energetice mari, în procesul de preparare a sticlei, precum și datorită productivității scăzute, determinate de necesitatea repetării operației de impregnare.

Alte procedee utilizează rășini fenolice sau poliesterice, dar și aceste siteme de impregnare prezintă dezavantajul de a avea viscozități ridicate (1000...3000 cP), ceea ce determină o impregnare inegală și incompletă, a porozităților, prin neobturarea porilor mici. întărirea lor este de lungă durată și necesită temperaturi de până la 135°C. De asemenea, apar noxe la locul de muncă, datorită solvenților volatili și toxici, prezenți în compoziția acestor soluții, ceea ce implică cheltuieli suplimentare, cu ventilarea spațiului de lucru.

Procesul este costisitor și prin cheltuielile necesare pentru tratarea și neutralizarea reziduurilor rezultate la impregnare.

Procedeele mai noi, bazate pe compoziții acrilice, înlătură multe din neajunsurile soluțiilor anterior menționate.

Utilizarea compozițiilor acrilice (mono sau bicomponente), la impregnarea porozităților, se bazează pe proprietatea lor de a polimeriza anaerob, în prezența unui inițiator de polimerizare, dând un polimer dur, ce obturează porii și microfisurile.

Ca procedeu de impregnare anaerobă, cu soluții acrilice, se utilizează pătrunderea soluției în pori, prin vidare sau suprapresiune, urmată de polimerizarea anaerobă, la temperatura ambiantă sau la cald.

Multe din soluțiile acrilice de impregnare, monocomponente, sunt constituite pe bază de diacrilați sau dimetilacrilați de di, tri, sau tetraetilenglicol ca monomer de bază, având, în compoziție, un inițiator de polimerizare, precum și adaosuri variabile de alchilacrilați sau metacrilați.

Un prim dezavantaj al acestor soluții acrilice constă în faptul că sunt insolubile în apă, iar excesul de soluție nu poate fi îndepărtat de pe fețele exterioare ale piesei, prin spălare simplă cu apă, ci doar cu ajutorul detergenților sau a altor solvenți, ceea ce implică costuri suplimentare.

Neîncadrarea (nespălarea) excesului de soluție de pe fețele exterioare, ale piesei determină formarea, în condiții anaerobe, a unui film de polimer, care trebuie înlăturat ulterior, necesitând operații anevoioase de curățire mecanică și, implicit, cheltuieli suplimentare.

Alt dezavantaj al soluțiilor acrilice monocomponente este legat de inițiatorul de polimerizare, care este înglobat în componența soluției de impregnare, fapt ce impune condiții mai speciale și mai severe, precum și un timp limitat de depozitare, pentru a-și păstra stabilitate.

Scopul prezentei invenții este de a realiza o compoziție acrilică, lavabilă cu apă, utilizată în amestec bicomponent cu un inițiator de polimerizare la impregnarea pieselor metalice.

Problema pe care o rezolvă invenția constă în recuperarea eficientă a pieselor metalice, ce prezintă defecte de turnare sau prelucrare.

Procedeul înlătură dezavantajele anterior menționate, prin aceea că se prepară o soluție acrilică de impregnare, cu calități superioare, lavabilă cu apă, prin amestecarea și omogenizarea monometacrilatului de 2hidroxipropil, ca monomer de bază, cu dimetilacrilați ai diolilor alifatici inferiori, în proporție de 1... 10%, cu adaos de emulgatori deshidratați (dispersanți), cu conținut de apă, maximum 2%, pe bază de nonilfenolpolietoxilat cu grad de etoxilare

10...40 în proporție de 5...20% și în prezența hidrochinonei, ca inhibitor de polimerizare, în concentrație de 0,005...0,05% în total amestec.

Soluția de impregnare se prepară întrun vas prevăzut cu agitare și manta de încălzire-răcire, la temperaturi de 20.. .35 °C și are o viscozitate de 10...15 cP.

Soluția de impregnare obținută conform invenției este capabilă să polimerizeze anaerob, la temperatura de 8O...95°C, prin dizolvarea prealabilă a unui inițiator de polimerizare, în proporție de0,1...2%, format dintr-o suspensie apoasă sau organică de azoizobutilonitril 50% dând, în final, un polimer solid și omogen, cu rezistență la agenți chimici (benzine, motorină, uleiuri) și la temperaturi de 200°C.

Soluția de impreganre se utilizează în sitem bicomponent, cu inițiatorul de polimerizare, cu care se amestecă doar înainte de utilizare.

Timpul în care soluția de impregnare se solidifică în porii și microfisurile piesei impregnate depinde atât de dimensiunile porilor, cât și de concentrația inițiatorului de polimerizare, în amestecul bicomponent și de temperatura la care are loc polimerizarea.

Impregnarea se execută conform unor procedee cunoscute. In cuva de impreganre, se prepară amestecul bicomponent, format din soluție de impregnare și inițiatorul de polimerizare. Piesele de impregnare degresate, în prealabil, se imersează în amestecul de impreganre, iar prin vidarea puternică a cuvei (sau vidare urmată de suprapresiune 4.. .5 at), soluția pătrunde în porii și microfisurile piesei. Operația durează circa 10...15 min. Piesele sunt scoase afară, iar excesul de soluție poate fi recuperat prin scurgere și centrifugare, după care piesele sunt spălate în apă, la temperatura ambiantă. In acest fel, soluția este complet îndepărtată de pe fețele exterioare, ale piesei.

Apoi piesa spalată se introduce într-o baie de apă caldă, la 8O...95°C, unde are loc polimerizarea soluției de impreganre din pori, timp de maximum 20 min. Final, piesa este testată la bancul de probă, la presiune, constatându-se obturarea porozităților și microfisurilor. Randamentul de recondiționare a pieselor cu defecte de turnare, prin impreganre cu soluția propusă de prezenta invenție, este de 93...95%.

Utilizarea, la impregnarea pieselor metalice a soluției obținută conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- permite recondiționarea pieselor, cu randament de 93...95% la un singur ciclu de impregnare;

- permite recondiționarea pieselor cu porozități și microfisuri de dimensiuni de până la 0,5 mm, datorită viscozității mici a soluției;

- cheltuieli minime, pentru curățarea exterioară, a pieselor impregnate, prin simpla spalare cu apă, soluția de impregnare fiind solubilă în apă;

- realizarea unei obturări de calitate, a porilor, datorită unei bune aderențe a polimerului la pereți;

- stabilitate bună, la depozitarea, în timp, a soluției de impregnare, minimum 1 an, datorită lipsei din compoziție a inițiatorului de polimerizare și datorită utilizării sale în sistem bicomponent cu inițiatorul;

- soluția de impregnare nu are efect corosiv asupra metalelor pieselor;

- cheltuieli reduse, cu protecția muncii, întrucât nu apar noxe la locul de muncă;

- productivitatea mare, datorită duratei reduse a unui ciclu de impregnare (maximum 40 min);

- consumuri specifice mici, datorită posibilității de recuperare a excesului soluției de impregnare.

Se dau, în continuare, câteva exemple de realizare a invenției.

Exemplul 1. Intr-un reactor prevăzut cu agitare, se introduc 440 g monometacrilat de 2-hidroxipropil, cu conținut de 4% dimetacrilat de 1,2-propandiol și 0,013% hidrochinonă și se mai adaugă 0,057 g hidrochinonă, sub agitare, până la dizolvare. Apoi se introduc peste amestecul de mono109201 meri 66 g nonilfenolpolietoxilal cu grad de etoxilare de solid și se agită conținutul reactorului, câteva ore, până la completa dizolvare și omogenizare a emulgatorului.

Soluția acrilică, astfel obținută, poate fi utilizată la impregnarea unor piese metalice, . turnate, din fontă sau aluminiu, după o prealabilă adăugare a 0,4...2,0% inițiator de polimerizare, format din suspensie organică 50% azoizobutironitril, conform procedeului de impregnare descris anterior.

Calitatea soluției de impregnare, ^T respectiv, a polimerului rezultat după întărirea ei, poate fi determinată, printr-un test simplu de polimerizare, descris în continuare. Se prepară amestecul bicomponent, format din soluția acrilică de impregnare și inițiatorul de polimerizare, pe bază de azoizobutironitril adăugat în concentrație de 0,1...2%.

- · Se amestecă până la completa dizolvare < și 'omogenizare a inițiatorului. Se introduc

1.. .1.5 g din acest amestec bicomponent, format din soluția acrilică de impregnare și inițiatorul de polimerizare, obținându-se un polimer transparent, solid, omogen, fără bule sau fisuri, care aderă puternic la pereții eprubetei.

Același fenomen de polimerizare are loc și în porii sau microfisurile unei piese metalice, supusă impregnării.

In cazul utilizării inițiatorului de poiimerizare, în concentrație de 1 %, timpul de polimerizare, la 85°C, este de 3.. .4 min, iar la o concentrație de 0,5% inițiator, timpul de polimerizare este 6 min, dând un polimer solid și omogen.

Exemplul 2. Intr-un reactor prevăzut cu agitare și manta de încălzire, se introduc 920 g metacrilat de 2-hidroxipropil cu un conținut de 7,5% dimetacrilat de 1,2propandiol și 0,008% hidrochinonă și se mai adaugă 0,25 g hidrochinonă, agitând până la dizolvare.

Peste amestecul de monomeri, se introduc 80 g emulgator nonilfenolpolietoxilat cu grad de etoxilare 40 topit în prealabil la

60.. .65°C, și se agită 2 h, până la completa dizolvare și omogenizare a emulgatorului.

Prin adăugarea emulgatorului topit la

60.. .65°C, temperatura soluției din reactor crește la 28...32°C.

Dacă temperatura soluției din reactor depășește 35°C, la introducerea emulgatorului topit, se aplică răcire prin mantaua reactorului.

Soluția obținută este supusă testului de polimerizare, descris în exemplul 1.

La o concentrație de 0,5% inițiator de polimerizare pe bază de azoizobutironitril se realizează un timp de polimerizare, la 85°C, de 4...5 min, obținându-se un polimer solid, omogen.

La o concentrație de 1% inițiator de polimerizare, se obține un polimer omogen solid, după 3...4 min de polimerizare la 85°C.

Exemplul 3. Intr-un reactor prevăzut cu agitare și manta de încălzire, se introduc 820 g metacrilat de 2-hidroxipropil cu un conținut de 1% dimetacrilat de 1,2-propandiol și 0,015% hidrochinonă și se mai adaugă 0,17 g hidrochinonă, agitând până la dizolvare. Apoi se adaugă 100 g dimetilacrilat de monoetilenglicol, agitând pentru omogenizare.

Peste amestecul de monomeri, se introduc 80 g nonilfenolpolietoxilat cu grad de etoxilare 40, topit în prealabil la 65°C, și se agită timp de 1,5 h, până la completa dizolvare și omogenizare.

' Temperatura în reactor se menține la

28.. .30 ®C. Soluția obținută este supusă testului de polimerizare, descris în exemplul 1.

Se obține un polimer solid, omogen prin polimerizare cu 0,5% inițiator pe bază de azoizobutironitril, la un timp de 6...7 min sau cu 1,2% inițiator, la un timp de 3__4 min.

Exemplul 4. Intr-un reactor prevăzut cu agitare și manta de încălzire, se introduc 200 g emulgator nonilfenolpolietoxilat cu grad de etoxilare 40 solid. După topire la

60.. .65°C, se adaugă peste el 1700 g metacrilat de 2-hidroxipropil, având un „ conținut de 0,017% hidrochinonă și 100 g dimetacrilat de nonoetilenglicol. La întregul amestec se mai adaugă 0,3 g hidrochinonă. Se agită timp de 1 h, până la dizolvare și omogenizarea tuturor componentelor. Temperatura se menține la 28...30°C.

Soluția de impregnare, astfel obținută, este supusă testului de polimerizare, descris în exemplul 1, dând un polimer dur și omogen, la o concentrație de 0,6...1,3% inițiator de polimerizare, pe bază de azoizobutironitril, la timpi de polimerizare de 4...8 min.

Exemplul 5. Intr-un reactor prevăzut cu agitare și manta de încălzire, se introduc

440 g metacrilat de 2-hidroxipropil având 8% dimetacrilat de 1,2 propandiol și 0,02% hidrochinonă și se mai adaugă 0,08 g hidrochinonă, sub agitare, până la dizolvare completă. 5

Peste amestecul de monomeri, se adaugă 43,5 g emulgator nonilfenolpolietoxilat cu grad de etoxilare 10 și se agită timp de 1 h, pentru omogenizare.

Soluția de impregnare, astfel obținută, io este supusă testului de polimerizare, descris în exemplul 1, dând un polimer solid, omogen la o concentrație de inițiator pe bază de azoizobutironitril de 0,8...1,5%, la timpi de polimerizare de 5...15 min 15

Claims (4)

1. Revendicări

   1. Procedeu de obținere a unei soluții de impregnare a pieselor metalice, turnate, din fontă și aluminiu, prin polimerizarea unor monomeri metacrilici, caracterizat prin aceea că se prepară o compoziție acrilică, din 25 monometacrilat de 2-hidroxipropil, ca monomer de bază, în amestec cu dimetacrilați ai diolilor alifatici inferiori, în jproporție de

   1.. .10%, în prezența unor adaosuri de hidrochinonă, ca inhibitor de polimerizare, în proporție de 0,005...0,05%, în total amestec, și a unor emulgatori deshidratați cu conținut de apă, de maximum 2%, pe bază de nonilfenolpolietoxilați în proporție de 5...20% în total amestec.
2. 2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, în scopul obținerii unei soluții de impregnare solubile în apă, se folosește emulgatorul nonilfenol polietoxilat cu grad de etoxilare 10...40.
3. 3. Procedeu conform revendicării 1-2, caracterizat prin aceea că prepararea soluției de impregnare are loc la temperaturi de

   20.. .35°C prin dizolvarea și omogenizarea tuturor componenților.
4. 4. Procedeu conform revendicării

   1.. .3, caracterizat prin aceea că soluția de impregnare este utilizată în amestec bicomponent, cu un inițiator de polimerizare, în proporție de 0,1...2%, format dintr-o suspensie apoasă sau organică 50% de azoizobutironitril, pentru impregnarea, prin polimerizare anaerobă, la temperaturi de

   80.. .95°C