RU2002601C1 - Способ удалени покрытий с чувствительных металлических и композитных поверхностей и среда дл струйной очистки - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к очистке поверхностей и может быть использовано дл  очистки чувствительных металлических и композитных поверхностей. Сущность изобретени - очистку поверхностей производ т рабочей средой, котора  содержит частицы водорастворимого бикарбоната , например бикарбоната натри , размеры которых наход тс  в интервале 250 - 300 мкм, в смеси с 02 - 3% гидрофобной двуокиси кремни  в качестве агента сыпучести/стойкости к слеживанию от веса бикарбоната. Струйную обработку производ т в потоке сжатого воздуха под избыточным давлением 0,7 - 10.55 кг/кв см. 2 с и 3 з ф-лы

Description

Изобретение относитс  к очистке поверхностей и может быть использовано дл  очистки чувствительных металлических и композитных поверхностей.

Известна, технологи  очистки, котора  варьируетс  от техники механического аб- разивного Истирани  до нанесени  химикатов дл  очистки поверхности или удалени  с поверхности покрытий, в частности краски , герметиков, лаков и тому подобного. Твердые, стойкие поверхности, в частности гранитные стены или толстостенное стальное покрытие, можно очищать или освобождать от покрытий согласно технике абразивного удалени , в частности пескоструйной очисткой. Более чувствительные поверхности могут требовать менее агрессивной обработки дл  предотвращени  повреждени  субстратов.

Используют очистку дл  периодического удалени  или стирани  краски и других покрытий с внешних поверхностей самолета . Эти поверхности  вл ютс  поверхност ми из легких сплавов из алюмини  или других металлов, или же составных материалов , которые отличаютс  относительной м гкостью и с которых краску или другие покрыти  следует удал ть осторожно дл  избежани  чрезмерного истирани  или химического повреждени . Б крайних случа х такое повреждение может привести к механической поломке.

Дл  удалени  покрытий с поверхностей чувствительного металла, составных материалов или тому подобного рабочие среды дл  струйной обработки должны отвечать следующим критери м: среды должны быть относительно неагрессивными (твердость по Моосу приблизительно 2,0-3,0); дл  обработки различных поверхностей необходимо , чтобы среды были доступны с различным распределением частиц по размерам; среды должно быть легкосыпучими в услови х высокой влажности и в широком интервале давлени  воздуха и скоростей движени  потоков; среды должны быть водорастворимыми и незагр зн ющими, что позвол ет их легко отделить от нерастворимых красок и смол, удал емых с поверхностей , и упростить решение проблемы с отходами.

Это достигаетс  тем. что удалени  покрытий с чувствительных поверхностей последние подвергают струйной обработке практически насыщенными потоками сжатого воздуха под избыточным давлением приблизительно 10-150 фунтов/кв. дюйм, 0,70-10,55 кг/кв. см, с использованием в качестве среды дл  струйной обработки частиц водорастворимого бикарбоната натри , причем размеры этих частиц наход тс  в интервале примерно 10-500 мкм, в смеси по меньшей мере приблизительно сО,2%, предпочтительнее приблизительно 0,2-3%,

гидрофобного кремнийдиоксидного агента сыпучести (преп тстви  слеживанию в пересчете на вес бикарбоната), Такие гидрофобные кремнийдиоксидсодержащие среды про вл ют значительно улучшенные

0 характеристики сыпучести в сравнении со средами, которые либо не содержат агентов сыпучести, либо содержат другие обычные агенты содействи  сыпучести. Кроме того, бикарбонатные среды дл  струйной обра5 ботки, включающие в себ  гидрофобный агент содействи  сыпучести, обладают по существу неопределенно длительной жизнеспособностью и про вл ют повышенную стойкость к высокой относительной влзжно0 сти промышленных потоков сжатого воздуха .

В качестве предпочтительно абразивного материала в средах дл  струйной обработки следует использовать бикарбонат

5 натри . Однако, следует иметь в виду, что подобным же образом можно использовать и другие водорастворимые бикарбонаты, например бикарбонаты щелочных металлов , в частности бикарбонат кали  или би

0 карбонат аммони .

Среды дл  струйной обработки по изобретению содержат по существу водорастворимый бикарбонат, например бикарбонат натри  в смеси с частицами гидрофобной

5 двуокиси кремни . В противоположность гидрофильным диоксидам кремни  гидрофобна  двуокись кремни  по существу не содержит не св занной с водородом сила- нольной группы и абсорбированной воды.

0 Одной предпочтительной гидрофобной двуокисью кремни , которую можно использовать в составе среды дл  струйной обработки ,  вл етс  Аэросил R-972. Этот материал представл ет собой аэрозоль чис5 той коагулированной двуокиси кремни , в которой приблизительно 75% силанольных групп на поверхности частиц химически прореагировали с диметилдихлорсиланом, причем в полученном продукте имеютс 

0 приблизительно 0,7 ммол. химически св занных метильных групп на 100 см площади поверхности и содержитс  примерно 1% углерода . Размеры частиц продукта варьируютс  в интервале приблизительно 10-40 нм, а

5 удельна  площадь их поверхности составл ет примерно 110 кв.м/г.

Частицы гидрофобной двуокиси кремни  подмешивают в натрийбикарбонатный агент струйной обработки в количестве по меньшей мере приблизительно 0,2-3 мас.%

Частицы этого бикарбоната могут, характеризоватьс  любыми желаемыми размерами в интервале приблизительно 10-500 мкм. По предпочтительному варианту в том случае , когда среду дл  струйной обработки используют дл  удалени  краски с внешних поверхностей самолета, лучше всего использовать частицы бикарбоната, средний размер которых составл ет приблизительно 250-300 мкм.

Приготовленные таким образом среды дл  струйной обработки могут быть использованы дл  чистки или удалени  покрытий с чувствительных металлов, например с алюмини  млн сплавов алюмини , или с композитных субстратов, в частности таких, которые определ ют внешние поверхности самолетов, без шлифовки или другого повреждени  субстратов. Композиты, которые могут быть обработаны средами дл  их струйной обработки, включают в себ  матрицы , например эпоксидные смолы, которые могут содержать волокна, в частности стекл нные нити, графит или тому подобный армирующий компонент.

Приготовленную таким образом среду дл  струйной обработки ввод т в потоки сжатого воздуха в промышленных услови х, т.е. в потоки, которые практически насыщены влагой (при относительной влажности 90% и более) и содержат масл ные загр знители из компрессоров. Бикарбонат) гидрофобную кремнийдиоксидную среду дл  струйной обработки можно подавать с расходом приблизительно 1-10 фунтов/мин, 0,45-4,53 кг/мин и под давлением воздуха примерно 10-150 фунтов/кв-. дюйм, 0,70- 10,55 кг/кв. см, через воздуховодные сопла размером 1 /4 дюйма, 6,35 мм и более. Установлено , что приготовленные и используемые таким образом среды дл  струйной обработки не слеживаютс , характеризуютс  превосходной жизнеспособностью и лег- косыпучестью. Следовательно, их легко можно использовать в промышленных процессах струйной обработки дл  удалени  покрытий и поверхностей чувствительных металлов и композитных материалов.

Примеры иллюстрируют характеристики стойкости к слеживанию и легкосыпуче- сти сред дл  струйной обработки по изобретению, В этих примерах во всех случа х , за исключением специально оговоренных , количества выражены в мае. ч. и процентах, а температура - в градусах Фаренгейта . Проводились лабораторные испытани  на стойкость к слеживанию сред дл  струйной обработки.

Дл  определени  характеристик стойкости к слеживанию оценке подвергли следующие композиции, содержащие частицы бикарбоната натри , средний размер которых составл ет приблизительно 70 мкм. П р и м е р 1. Бикарбонат натри  +0,2%

гидрофобной двуокиси кремни  (Аэросил R-972).

Контрольный эксперимент А: бикарбонат натри  +0,2% гидрофильной двуокиси кремни  (Силокс 15).

0Контрольный эксперимент В: Бикарбонат натри  +0,2% ТКФ.

П р и м е р 2, Бикарбонат натри  +0,5% гидрофобной двуокиси кремни  (Аэросил R-972)

5 Контрольный эксперимент С: бикарбонат натри  +0,5% гидрофобной двуокиси кремни  (Силокс 15)

Контрольный эксперимент D: бикарбонат натри  +0,5% ТКФ,

0Контрольный эксперимент Е: бикарбонат натри  без каких-либо агентов содействи  сыпучести.

Эти композиции подвергли оценке на их стойкость к образованию пирога при

5 экспозиции в услови х 100%-ной относительной влажности в закрытых картонных контейнерах в течение трехдневного периода испытаний. Каждую из испытываемых композиций высыпали в стандартное испы0 тательное американское сито с размерами  чеек 20 меш и понемногу выпускали до прохождени  всего количества через с-ито (за исключением всей массы слежавшегос  продукта). После этого просе нные продук5 ты высыпали в пустые коробки и подвергли ударам по п ть раз посредством сбрасывани  с высоты 1 дюйм, 2,54 см на твердую поверхность. После этого коробки герметизировали .

По три образца каждой композиции неупор доченно размещали в погодной камере , в которой выдерживали при 100%-ной относительной влажности и комнатной температуре , оставл   свободное пространст5 во между соответствующими образцами по меньшей мере 1/2 дюйма, 12,7 мм. По истечение трех дней выдержки в погодной кзме- ре образцы удал ли и подвергали уравновешиванию в услови х влажности ок0 сужающей среды и при комнатной температуре в течение дополнительных 24 ч с последующей оценкой на образование пирога или слеживание.

После выдержки дл  уравновешивани 

5 коробки с образцами открывали и определ ли весовое общее содержание бикарбоната и образовавшиес  слежавшиес  кусочки (после легкого встр хивани ). Затем определ ли пропорции слежавшегос  материала соответствующих образцов, которые

были зафиксированы как среднее процентное содержание трех образцов каждой из композиций. Таким образом получили результаты , представленные в таблице.

Из изложенного совершенно очевидно, что композиции, содержащие гидрофобный кремнийдиоксидный агент, преп тствующий слеживанию (Аэросил R-972, примеры 1 и 2). про вл ют заметно улучшенные свойства стойкости к слеживанию в сравнении с композици ми, содержащими другие агенты содействи  сыпучести (контрольные эксперименты A-D или не содержащими никаких агентов сыпучести (контрольный эксперимент Е).

Примерз. Полевые испытани  сред дл  струйной обработки, содержащих бикарбонат натри .

В качестве сред дл  стандартной установки пескоструйной обработки использованы два натрийбикарбонатных образца, средний размер частиц которых составл л приблизительно 250-300 мкм, и один в смеси с гидрофобной двуокисью кремни  Аэросил R-972 в количестве 0,5%. Эта установка представл ла собой Schmidt Accustrip System, выпускаемую фирмой Шмидт меньюфекчуринго. Инк., котора  снабжена форсункой диаметром 0,5 дюйма, 12,7 мм и клапаном Томпсона, который сообщаетс  с

пескоструйным контейнером емкостью 6 куб.футов. 0,17 куб.м и компрессором производительностью 800 куб. футов/мин. 22,7 куб. м/мин. Пескоструйный контейнер смонтировали таким образом, чтобы была возможность определить расход среды.

Соответствующие бикарбонатные композиции были использованы дл  струйной обработки через насадку под давлением 60 0 фунтов/кв. дюйм, 4,2 кг/кв -см с использованием сжатого воздуха, который был насыщен влагой при прохождении через среды дл  струйной обработки в пескоструйном контейнере.

Частицы бикарбоната натри , которые не содержали гидрофобной двуокиси кремни  в качестве агента содействи  сыпучести , проходили через систему прерывисто, быстро забивали насадку и преп тствовали дальнейшему прохождению потока, В результате невозможно было поддерживать устойчивый поток.

Композици  Бикарбоната/гидрофобной двуокиси кремни  непрерывно проходила через систему в течение более 65 ч с регулируемым расходом, который варьировали в интервале 1-5 фунтов/мин, 0,45-2,27 кг/мин. При этом не возникало никаких проблем с подачей потока. (56) Авторское свидетельство СССР № 852518. кл. В 24 С 1/00, 1981.

5

0

5

0

Пример или контрольный эксперимент

Агент содействи  сыпучести

экспери

экспери

экспери

экспери

экспери

0,2% Аэросила R-972 0,2% Силокса 15 0,2% ТКФ

0,5% Аэросила R-972 . 0,5% Силокса 15 0.5% ТКФ

Без агентов содействи  сыпучести

Содержание слежавше- гос  образца, %

12,3

39,7

35,8

0,6

22,0

31,7

32,1

Формула изобретени 

1.Способ удалени  покрытий с чувствительных металлических и композитных поверхностей, при котором на обрабатываемую поверхность подают рабочую среду потоком воздуха, отличающийс  тем, что рабоча  среда дл  струйной обработки содержит частицы водорастворимого бикарбоната , выбираемого из класса, который охватывает бикарбонаты щелочных металлов и аммони , причем размеры бикарбо- натных частиц наход тс  в интервале 250 - 300 мкм, в смеси с 0,2 - 3,0% гидрофобной двуокиси кремни  в качестве агента сыпучести-стойкости к слеживанию от веса бикарбоната , а сжатый воздух подают под избыточным давлением 0,70 -10,55 кг/см .

2.Способ по п.1, отличающийс  тем, что бикарбонат представл ет собой бикарбонат натри , а гидрофобна  двуокись кремни  практически не содержит не св занных водородом силанольных групп и адсорбированной воды.

3.Способ по п.1, отличающийс  тем, что поток рабочей среды при струйной об0

работке подают на обрабатываемую поверхность с расходом частиц бикарбоната натри  0,45 - 4,53 кг/мин.

4. Среда дл  струйной очистки дл  удалени  покрытий с чувствительных металлических и композитных поверхностей, включающа  абразивные частицы, отличающа с  тем, что среда включает в себ  в основном частицы водорастворимого бикарбоната , выбираемого из класса, который охватывает бикарбонаты щелочных металлов и аммони , причем размеры би- карбонатных частиц выбирают 250 - 300 5 мкм, в смеси с 0.2 - 3,0% гидрофобной двуокиси кремни  в качестве агента сыпучести-стойкости к слеживанию от веса бикарбоната.

0 5. Среда по п.4, отличающа с  тем, что бикарбонат представл ет собой бикарбонат натри , а гидрофобна  двуокись кремни  практически не содержит не св занных водородом силанольных групп

5

и адсорбированной воды.