RU2606608C1

RU2606608C1 - Method of applying protective coating on cellulose material

Info

Publication number: RU2606608C1
Application number: RU2015132396A
Authority: RU
Inventors: Сергей Васильевич Солдатов; Татьяна Александровна Енейкина; Марсель Ильдусович Гайнутдинов; Вадим Николаевич Чистюхин; Роза Фатыховна Гатина; Юрий Михайлович Михайлов
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2017-01-10

Abstract

FIELD: pulp and paper industry.

SUBSTANCE: invention relates to a method of producing protective coatings on cellulose materials and articles therefrom. Method involves forming on material a substrate layer and a main protective coating, wherein substrate applied onto surface is polyvinyl acetate (PVA) by dipping article in an aqueous emulsion with concentration of 20–40 %, article is dried to constant weight at 60–70 °C with subsequent application of two layers of varnish EP-5123 with viscosity of 12–16 with by pulverising for 8–12 s with continuous rotation, wherein each layer is dried to constant weight.

EFFECT: technical result consists in production of protective coating on cellulose material, which at high temperatures enables to preserve its physical stability.

1 cl, 1 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к области получения защитных покрытий на композиционных материалах и изделий из них.The invention relates to the field of protective coatings on composite materials and products from them.

В научно-технической литературе имеется достаточное количество информации о способах нанесения защитных покрытий на деревянные, пластмассовые, бетонные и металлические конструкционные материалы.In the scientific and technical literature there is a sufficient amount of information about the methods of applying protective coatings to wooden, plastic, concrete and metal structural materials.

Так, например, известный патент [1], в котором описывается способ получения защитных покрытий на алюминиевых сплавах, может быть использован в радиотехнической и авиационной промышленности, приборостроении и других областях для изготовления изделий, эксплуатируемых в различных климатических условиях. Недостатком данного способа является многостадийная подготовка материала перед нанесением защитного лакового покрытия.So, for example, the well-known patent [1], which describes a method for producing protective coatings on aluminum alloys, can be used in the radio engineering and aviation industries, instrumentation, and other fields for the manufacture of products operated in various climatic conditions. The disadvantage of this method is the multi-stage preparation of the material before applying a protective varnish coating.

Известно изобретение [2], в котором описан процесс многослойного покрытия для подавления проницаемости изотопов водорода через сплав V-4Cr -4Ti, являющийся перспективным конструкционным материалом для термоядерных установок, поскольку обладает низкой активируемостью и может эксплуатироваться в условиях сильного нейтронного облучения. Недостатком данного покрытия является невозможность его использования для целлюлозного материала из-за отсутствия адгезии компонентов.The invention is known [2], which describes a multilayer coating process for suppressing the permeability of hydrogen isotopes through the V-4Cr-4Ti alloy, which is a promising structural material for thermonuclear installations, since it has low activability and can be operated under conditions of strong neutron irradiation. The disadvantage of this coating is the impossibility of its use for cellulosic material due to the lack of adhesion of the components.

Наиболее близким техническим решением является способ по патенту [3] (прототип), включающий обработку внутренней поверхности изделия путем нанесения подложки из смеси парафина и двуокиси титана с последующим созданием основного защитного покрытия из металлической фольги, в частности свинцовой.The closest technical solution is the method according to the patent [3] (prototype), which includes processing the inner surface of the product by applying a substrate of a mixture of paraffin and titanium dioxide, followed by the creation of the main protective coating of metal foil, in particular lead.

Недостатком данного способа является применение парафина, который при повышенных температурах (~60°C) плавится и способен проникать в поры целлюлозного пористого материала. При этом металлическая фольга будет отслаиваться от материала, следовательно, будет повышаться влагопроницаемость и уменьшаться герметичность изделия.The disadvantage of this method is the use of paraffin, which at elevated temperatures (~ 60 ° C) melts and is able to penetrate into the pores of a cellulosic porous material. In this case, the metal foil will exfoliate from the material, therefore, the moisture permeability will increase and the tightness of the product will decrease.

Задачей изобретения является способ получения защитного покрытия на целлюлозном материале, позволяющего при повышенных температурах сохранять свою физическую стабильность.The objective of the invention is a method for producing a protective coating on a cellulosic material, allowing at elevated temperatures to maintain their physical stability.

Данная задача решается за счет того, что способ получения защитного покрытия на целлюлозном материале, включающий создание на материале слоя подложки и основного защитного покрытия, отличается тем, что в качестве подложки на поверхность наносится поливинилацетат (ПВА) путем окунания изделия в водную эмульсию с концентрацией 20-40%, изделие сушится до постоянной массы при температуре 60-70°C с последующим нанесением двух слоев лака ЭП-5123 с вязкостью 12-16 с методом пульверизации в течение 8-12 с при непрерывном его вращении, при этом каждый слой сушится до постоянной массы изделия.This problem is solved due to the fact that the method of obtaining a protective coating on cellulosic material, including creating a substrate layer and a main protective coating on the material, is characterized in that polyvinyl acetate (PVA) is applied to the surface by dipping the product in an aqueous emulsion with a concentration of 20 -40%, the product is dried to constant weight at a temperature of 60-70 ° C with the subsequent application of two layers of varnish EP-5123 with a viscosity of 12-16 with the method of spraying for 8-12 s with continuous rotation, with each layer of su GSI to constant weight of the product.

Приготовление лака ЭП-5123 осуществляется в соответствии с техническими условиями [4]. Полуфабрикат лака имеет вязкость 15-25 с по вискозиметру ВЗ-246, при температуре (20,0±0,5)°C в него добавляется отвердитель №1 [5], перемешивается, затем лак разбавляется растворителем Р-5А [6] до рабочей вязкости 12-13 с по вискозиметру ВЗ-246, рабочий лак используется в течение 72 часов. С течением времени вязкость лака повышается, так как в нем присутствует отвердитель. По истечении 72 часов вязкость лака становится больше 16 с по вискозиметру ВЗ-246, и далее он не используется.Preparation of varnish EP-5123 is carried out in accordance with the technical conditions [4]. The varnish semi-finished product has a viscosity of 15-25 s with a VZ-246 viscometer, at a temperature of (20.0 ± 0.5) ° C, hardener No. 1 [5] is added to it, mixed, then the varnish is diluted with solvent R-5A [6] to working viscosity 12-13 s with a VZ-246 viscometer; working varnish is used for 72 hours. Over time, the viscosity of the varnish increases, since it contains a hardener. After 72 hours, the viscosity of the varnish becomes more than 16 s with a VZ-246 viscometer, and then it is not used.

Выбор поливинилацетата (ПВА) в качестве подложки для лака обусловлен его высокой адгезионной способностью к целлюлозным материалам. При нанесении на материал поливинилацетатной эмульсии происходит частичное проникание поливинилацетата в пористый материал, сопровождающееся закупориванием микропор. При этом одновременно повышается механическая прочность материала на 5%. Пленка поливинилацетата сохраняется на поверхности без изменений при повышенных температурах, вплоть до 310-320°C. Выбор лака ЭП-5123 обусловлен его способностью создавать и сохранять прочное лаковое покрытие во всем интервале эксплуатации изделия.The choice of polyvinyl acetate (PVA) as a substrate for varnish is due to its high adhesive ability to cellulosic materials. When a polyvinyl acetate emulsion is applied to a material, partial penetration of polyvinyl acetate into the porous material occurs, accompanied by clogging of micropores. At the same time, the mechanical strength of the material is increased by 5%. The polyvinyl acetate film remains on the surface unchanged at elevated temperatures, up to 310-320 ° C. The choice of EP-5123 varnish is due to its ability to create and maintain a durable varnish coating throughout the entire range of product operation.

Увеличение концентрации эмульсии поливинилацетата более 40% ведет к образованию микротрещин на поверхности целлюлозного материала после сушки, что в последующем отрицательно сказывается на герметичности, при применении поливинилацетата с концентрацией водной эмульсии менее 20% происходит полное проникание ПВА в целлюлозный материал и требуемого слоя подложки на материале не образуется, при этом возникает необходимость повторной обработки поверхности, что ведет к увеличению трудоемкости процесса.An increase in the concentration of the polyvinyl acetate emulsion over 40% leads to the formation of microcracks on the surface of the cellulosic material after drying, which subsequently negatively affects the tightness, when using polyvinyl acetate with an aqueous emulsion concentration of less than 20%, PVA completely penetrates into the cellulosic material and the required substrate layer on the material does not formed, and there is a need for repeated surface treatment, which leads to an increase in the complexity of the process.

При использовании лака ЭП-5123 с вязкостью более 16 с образуется неравномерный слой лака на поверхности (шагрень), при этом повторное нанесение лака с той же вязкостью не обеспечивает однородного лакового покрытия. Использование лака с вязкостью менее 12 с приводит к перерасходу лака, нанесение второго слоя также не обеспечивает равномерности покрытия, кроме того, на поверхности материала наблюдаются подтеки, что приводит к повышению газопроницаемости материала. Время нанесения лака 8-12 с и зависит от вязкости лака. Чем вязкость выше, тем время нанесения меньше. Такое двухслойное покрытие обеспечивает герметичность изделия при вакуумировании до 49 кПа (-0,5 атм) при температуре 60°C.When using EP-5123 varnish with a viscosity of more than 16 s, an uneven layer of varnish is formed on the surface (shagreen leather), while re-applying varnish with the same viscosity does not provide a uniform varnish coating. The use of varnish with a viscosity of less than 12 s leads to overuse of the varnish, the application of the second layer also does not ensure uniformity of the coating, in addition, smudges are observed on the surface of the material, which leads to an increase in the gas permeability of the material. The time for applying varnish is 8-12 s and depends on the viscosity of the varnish. The higher the viscosity, the less application time. Such a two-layer coating ensures the tightness of the product under vacuum up to 49 kPa (-0.5 atm) at a temperature of 60 ° C.

Способ нанесения покрытия осуществляется следующим образом.The coating method is as follows.

Пример 1. В цилиндр наливается водная эмульсия поливинилацетата с концентрацией 20%, в нее кратковременно полностью погружается целлюлозный материал, который после обработки направляется на сушку, осуществляемой при температуре 60-70°C до постоянной массы. Затем изделие устанавливается на подвес, при его вращении наносится первый слой лака ЭП-5123 с вязкостью 12 с, время нанесения составляет 12 с, затем целлюлозный материал сушится до постоянной массы, второй слой лака наносится аналогично первому. Остальные примеры выполняются аналогично.Example 1. An aqueous emulsion of polyvinyl acetate with a concentration of 20% is poured into the cylinder, the cellulosic material is completely immersed in it for a short time, which, after processing, is sent to drying, carried out at a temperature of 60-70 ° C to constant weight. Then the product is installed on the suspension, during its rotation, the first EP-5123 varnish layer is applied with a viscosity of 12 s, the application time is 12 s, then the cellulosic material is dried to constant weight, the second varnish layer is applied similarly to the first. The remaining examples are performed similarly.

В таблице приведены режимы нанесения покрытия на целлюлозный материал.The table below shows the modes of coating the cellulosic material.

Из приведенных данных видно (примеры 1-3), что необходимые характеристики целлюлозного материала по влагозащите, гигроскопичности и герметичности при вакуумировании достигаются за счет применения в качестве подслоя поливинилацетата, который наносится методом окунания, с последующей лакировкой лаком ЭП-5123 в два слоя.From the above data it is seen (examples 1-3) that the necessary characteristics of cellulosic material in terms of moisture protection, hygroscopicity and tightness during evacuation are achieved by using polyvinyl acetate as a sublayer, which is applied by dipping, followed by varnishing with EP-5123 varnish in two layers.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2304157 (C09D 109/00, C09D 5/08). Лаковая композиция и способ получения защитного лакового покрытия на устройствах из алюминиевых сплавов / Симунова С.С., Хромова Т.А. и др.1. RF patent No. 2304157 (C09D 109/00, C09D 5/08). Varnish composition and method for producing a protective varnish coating on devices made of aluminum alloys / Simunova S.S., Khromova T.A. and etc.

2. Патент РФ №2534710 (C23C 28/00, C23C 14/16 B82Y 30/00). Многослойное защитное покрытие для конструкционных материалов / Спицын А.В., Бобырь Н.П. и. др.2. RF patent No. 2534710 (C23C 28/00, C23C 14/16 B82Y 30/00). Multilayer protective coating for structural materials / Spitsyn A.V., Bobyr N.P. and. other

3. Патент США №US5052304.3. US Patent No. US5052304.

4. ТУ 2111-03075351875-2006. Лак ЭП-5123.4. TU 2111-03075351875-2006. Varnish EP-5123.

5. ТУ 6-10-1263-77. Отвердитель №1.5. TU 6-10-1263-77. Hardener No. 1.

6. ГОСТ 7827-74. Растворители марок Р-4, Р-4А, Р-5, Р-5А, Р-12 для лакокрасочных материалов.6. GOST 7827-74. Solvents of grades R-4, R-4A, R-5, R-5A, R-12 for paints and varnishes.

Claims

A method of obtaining a protective coating on a cellulosic material, comprising creating a substrate layer and a basic protective coating on the material, characterized in that polyvinyl acetate (PVA) is applied as a substrate to the surface by dipping the product in an aqueous emulsion with a concentration of 20-40%, the product is dried to a constant mass at a temperature of 60-70 ° C followed by applying two layers of EP-5123 varnish with a viscosity of 12-16 s by spraying for 8-12 s with continuous rotation, each layer being dried to a constant mass of the product.