RU2186682C1

RU2186682C1 - Method for protection of surface of large-sized metalworks by polymeric material

Info

Publication number: RU2186682C1
Application number: RU2000131051/12A
Authority: RU
Inventors: Д.Г. Константиниди
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Пегас"
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2002-08-10

Abstract

FIELD: application of polymeric coatings. SUBSTANCE: claimed method for protection of the surface of large-sized metalworks by polymeric material by injection moulding consists in placement of the metalwork in a mould, feeding of plasticized polymeric material into it up to the complete filling of the gaps between the metalwork and the mould and removal of it from the mould. Prior to feeding of plasticized polymeric material through the flow gates to the mould, the latter is sealed and heated to a temperature corresponding to the phase of viscosity of the polymeric material. The polymeric material is fee at a pressure of 1.0 to 1.2 MPa up to the pressure is increased up to 2.0 to 2.2 MPa and the material is cured at this pressure for 5 to 15 minutes. Then, the mould temperature is reduced to the ambient temperature at a rate of 5 to 15 C per minute. The gap between the mould and the metalwork is selected in accordance with the preset thickness of the coating. EFFECT: enhanced service life and reliability of large-sized metalworks working in the conditions of corrosive atmosphere, provided uniformity of their coating. 2 cl

Description

Изобретение относится к способам литья под давлением экструдированием и может быть использовано для защиты поверхности крупногабаритных металлоконструкций, используемых в условиях агрессивных сред, от коррозии. The invention relates to methods of injection molding by extrusion and can be used to protect the surface of large metal structures used in aggressive environments from corrosion.

Известен способ защиты внутренней поверхности трубопроводов полимерным материалом, заключающийся в нанесении последнего экструдированием на внутреннюю поверхность трубопровода посредством перевода полимерного материала в вязкотекучее состояние с последующим его отверждением (см. патент РФ 2118742, кл. МПК⁷ F 16 L 58/10, опубл. 10.09.98 г.).A known method of protecting the inner surface of pipelines with polymeric material, which consists in applying the latter by extrusion on the inner surface of the pipeline by converting the polymeric material into a viscous flow state followed by its curing (see RF patent 2118742, class IPC ⁷ F 16 L 58/10, publ. 10.09 .98 g.).

Недостатки данного способа заключаются в том, что при перемещении термомеханического модуля за короткий промежуток времени и на незначительном по длине участке, полимер переходит из вязкотекучего в стеклообразное, либо низкотемпературное высокоэластическое состояние, в результате чего возникающие при этом интенсивные термоусадочные процессы не дадут возможности создать гомогенизированный и равномерный слой покрытия на внутренней поверхности трубы, а также нарушат прочность соединения поверхности металла с полимером. При нанесении защитного слоя полимера на внутреннюю поверхность трубы термомеханический модуль перемещается вдоль всей трубы, при этом либо изменяя длину соединительного элемента от экструдера к модулю, либо, изменяя условия прохождения расплава по этому элементу, что приводит к изменению физико-технического состояния полимера, оказывая существенное влияние на качество покрытия и прочность сцепления полимера с металлом. The disadvantages of this method are that when the thermomechanical module is moved for a short period of time and over an insignificant length section, the polymer passes from a viscous to a glassy or low-temperature high-elastic state, as a result of which intensive heat-shrink processes that arise will not make it possible to create a homogenized and a uniform coating layer on the inner surface of the pipe, and also violate the strength of the connection of the metal surface with the polymer. When applying a protective layer of polymer to the inner surface of the pipe, the thermomechanical module moves along the entire pipe, while either changing the length of the connecting element from the extruder to the module, or changing the conditions for the melt to pass through this element, which leads to a change in the physical and technical state of the polymer, effect on the quality of the coating and the adhesion of the polymer to the metal.

Наиболее близким к заявляемому способу защиты поверхности крупногабаритных металлоконструкций полимерным материалом является способ, включающий укладку металлоизделий в пресс-форму, подачу в нее пластифицированного полимерного материала до полного заполнения зазоров между металлоизделием и пресс-формой и удаление его из пресс-формы (см. авт. свидетельство СССР 1547037, МПК Н 01 G 13/00, В 29 С 41/20, опубл. 28.02.90 г., БИ 8). Closest to the claimed method of protecting the surface of large metal structures with a polymeric material is a method comprising laying metal products in a mold, feeding plasticized polymer material into it until the gaps between the metal product and the mold are completely filled and removing it from the mold (see ed. USSR certificate 1547037, IPC Н 01 G 13/00, В 29 С 41/20, publ. 02.28.90, BI 8).

Недостатками прототипа являются то, что при введении металлоизделий (радиодеталей) в расплавленную массу полимера, находящуюся в литьевой форме, невозможно обеспечить равномерность покрытия изделия, так как при этом необходим постоянный зазор между деталью и стенками литьевой формы. Термопластическая оболочка при загрузке изделия и отводе ползуна теряет свои первоначальные физико-механические свойства за счет передачи тепла на нагрев детали, а также потерю его через литьевую форму, что сказывается на однородности массы полимера, покрывающего изделие. The disadvantages of the prototype are that when introducing metal products (radio components) into the molten mass of the polymer, which is in the injection mold, it is impossible to ensure uniform coating of the product, as this requires a constant gap between the part and the walls of the injection mold. When loading the product and removing the slider, the thermoplastic shell loses its initial physical and mechanical properties due to heat transfer to heat the part, as well as its loss through the injection mold, which affects the uniformity of the mass of the polymer coating the product.

Задачей предлагаемого технического решения является создание способа защиты поверхности крупногабаритных металлоконструкций полимерным материалом, повышающим коррозионную стойкость металлоконструкций, работающих в условиях агрессивной среды. The objective of the proposed technical solution is to create a method of protecting the surface of large metal structures with a polymer material that increases the corrosion resistance of metal structures operating in an aggressive environment.

Технический результат заключается в получении гомогенизированного равномерного защитного слоя из полимерного материала, что повышает срок службы металлоконструкций, их прочность и надежность при эксплуатации. The technical result consists in obtaining a homogenized uniform protective layer of polymeric material, which increases the service life of metal structures, their strength and reliability during operation.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе защиты поверхности крупногабаритных металлоконструкций полимерным материалом литьем под давлением, включающем укладку металлоконструкций в пресс-форму, подачу в нее пластифицированного полимерного материала до полного заполнения зазоров между металлоконструкцией и пресс-формой и удаление ее из пресс-формы, согласно изобретению перед подачей пластифицированного полимерного материала через литниковые каналы в пресс-форму ее герметизируют и подогревают до температуры, соответствующей фазе вязкотекучести полимерного материала, а подачу полимерного материала осуществляют при давлении 1,0÷1,2 МПа до полного заполнения пресс-формы, после чего давление увеличивают до 2,0÷2,2 МПа и выдерживают при этом давлении 5÷15 минут, затем снижают температуру пресс-формы со скоростью 5-15^oС в минуту до температуры окружающей среды.This technical result is achieved by the fact that in the known method of protecting the surface of large-sized metal structures with a polymer material by injection molding, including laying the metal structures in a mold, feeding plasticized polymeric material into it until the gaps between the metal structure and the mold are completely filled and removed from the mold molds according to the invention before feeding plasticized polymeric material through the sprue channels into the mold, it is sealed and heated to a temperature ry, corresponding to the phase of the viscous fluidity of the polymeric material, and the supply of the polymeric material is carried out at a pressure of 1.0 ÷ 1.2 MPa until the mold is completely filled, after which the pressure is increased to 2.0 ÷ 2.2 MPa and maintained at this pressure for 5 ÷ 15 minutes, then reduce the temperature of the mold at a speed of 5-15 ^o C per minute to ambient temperature.

Зазор между пресс-формой и металлоконструкцией выбирают в соответствии с заданной толщиной покрытия. The gap between the mold and the metal structure is selected in accordance with a given coating thickness.

Количество литниковых каналов зависит от габаритов металлоконструкции. The number of gate channels depends on the size of the metal structure.

Данный способ позволит защитить поверхность металлоконструкции от коррозии, увеличить срок службы этих конструкций в условиях агрессивной среды, получить равномерный гомогенизированный прочный слой полимерного покрытия. This method will protect the surface of the metal structure from corrosion, increase the service life of these structures in an aggressive environment, to obtain a uniform homogenized strong layer of polymer coating.

Режимы (температурный, давление, скорость охлаждения, время выдержки) установлены экспериментально. Modes (temperature, pressure, cooling rate, holding time) are established experimentally.

Температура нагрева пресс-формы зависит от вязкотекучести полимерного материала. Давление установлено таким образом, чтобы не возникало турбулентного движения при подаче пластифицированного полимерного материала в пресс-форму для образования равномерного гомогенизированного покрытия. Охлаждение производят с равномерной скоростью для сохранения реологических свойств пластифицированного полимерного материала. А время выдержки зависит от габаритов металлоконструкции. The heating temperature of the mold depends on the viscosity of the polymer material. The pressure is set so that no turbulent movement occurs when the plasticized polymeric material is fed into the mold to form a uniform homogenized coating. Cooling is performed at a uniform rate to maintain the rheological properties of the plasticized polymeric material. And the exposure time depends on the size of the metal structure.

Пример конкретного осуществления способа. An example of a specific implementation of the method.

Для эксперимента в качестве крупногабаритной металлоконструкции использована опорная стойка, работающая под нагрузкой в среде особой агрессивности, например, в кислотном цехе, которую покрывали полимерным материалом. Опорная стойка представляет собой двутавр 20 с двумя прямоугольными фланцами - нижним, для крепления на фундаменте, и верхним - для установки несущих конструкций, сваренными между собой. Их укладывали в пресс-форму, изготовленную из отдельных элементов, жестко соединяемых друг с другом, после чего пресс-форму герметизировали. Внутренняя поверхность пресс-формы имела конфигурацию, повторяющую конфигурацию опорной стойки с фланцами, обеспечивающая при укладке в нее опорной стойки зазор в 20 мм. Пресс-форму нагревали до температуры 185 ^oС и выдерживали 20 минут для нагрева в ней опорной стойки, что способствовало более прочному сцеплению полимера с металлом. Затем через литниковые каналы, расположенные с двух сторон пресс-формы, на противоположных ее концах, подавали пластифицированную гомогенизированную массу полимера под давлением 1,1 МПа. После полного заполнения пресс-формы расплавом полимера давление повышали до 2,1 МПа и выдерживали в течении 5 минут, затем начинали снижать температуру пресс-формы со скоростью 8^oС в минуту, а расплав продолжали подавать под тем же давлением еще 5 минут.For the experiment, as a large-sized metal structure, a support stand was used, operating under load in a particularly aggressive environment, for example, in an acid workshop, which was coated with a polymer material. The support column is an I-beam 20 with two rectangular flanges - the bottom, for mounting on the foundation, and the top - for installing load-bearing structures, welded together. They were placed in a mold made of separate elements rigidly connected to each other, after which the mold was sealed. The inner surface of the mold had a configuration that repeats the configuration of the support column with flanges, providing a gap of 20 mm when laying the support column. The mold was heated to a temperature of 185 ^o C and held for 20 minutes to heat the support stand, which contributed to a stronger adhesion of the polymer with the metal. Then, through the gating channels located on both sides of the mold, at its opposite ends, a plasticized homogenized mass of polymer was fed under a pressure of 1.1 MPa. After the mold was completely filled with the polymer melt, the pressure was increased to 2.1 MPa and held for 5 minutes, then the mold temperature was started to decrease at a rate of 8 ^° C per minute, and the melt was continued to be fed under the same pressure for another 5 minutes.

После охлаждения пресс-формы до температуры окружающей среды ее разбирали, а опорную стойку, покрытую равномерным слоем полимера, с помощью захватов переносили на площадку хранения. After the mold was cooled to ambient temperature, it was disassembled, and the support stand, covered with a uniform polymer layer, was transferred to the storage site using grippers.

Использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволит защитить крупногабаритные металлоконструкции от коррозии, повысить их срок службы, прочность и надежность в эксплуатации. Using the proposed method in comparison with the prototype will protect large-sized metal structures from corrosion, increase their service life, strength and reliability in operation.

Claims

1. A method of protecting the surface of large metal structures with a polymer material by injection molding, including laying the metal structures in a mold, feeding plasticized polymer material into it until the gaps between the metal structure and the mold are completely filled and removing it from the mold, characterized in that before feeding plasticized polymer material through the sprue channels into the mold, it is sealed and heated to a temperature corresponding to the phase of the viscous fluidity of the polymer material iala, and the supply of polymer material is carried out under a pressure of 1.0-1.2 MPa until the mold is completely filled, after which the pressure is increased to 2.0-2.2 MPa and maintained at this pressure for 5-15 minutes, then the temperature is reduced molds at a speed of 5-15 ^o C per minute to ambient temperature.

2. The protection method according to claim 1, characterized in that the gap between the mold and the metal structure is selected in accordance with a given coating thickness.