RU2735287C1

RU2735287C1 - Method of applying protective coating on composite combustible material

Info

Publication number: RU2735287C1
Application number: RU2019118823A
Authority: RU
Inventors: Сергей Васильевич Солдатов; Татьяна Александровна Енейкина; Михаил Ильич Ковалев; Артем Николаевич Лобанов; Марсель Ильдусович Гайнутдинов; Вадим Николаевич Чистюхин; Роза Фатыховна Гатина
Original assignee: Сергей Васильевич Солдатов; Татьяна Александровна Енейкина; Михаил Ильич Ковалев; Артем Николаевич Лобанов; Марсель Ильдусович Гайнутдинов; Вадим Николаевич Чистюхин; Роза Фатыховна Гатина
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2020-10-29
Also published as: RU2735287C9

Abstract

FIELD: protective devices.

SUBSTANCE: invention relates to production of protective coatings on composite combustion materials and articles made therefrom for defense industry. Method of applying protective coating on composite combustible material, including creation of substrate layer and main protective coating of two layers of varnish EP-5123 by means of pulverization for 8–12 s, wherein to create a substrate, the combustible material is treated with acetone by dipping in a solvent with exposure for not more than 1 s, followed by drying for 1.5–2.5 hours.

EFFECT: invention ensures reduction of drying process duration, decrease of ignition delay time of combustible material and reduction of energy consumption at drying of one set of rigid combustible cap.

1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области получения защитных покрытий на композиционных сгорающих материалах и изделий из них для оборонной промышленности.The invention relates to the field of obtaining protective coatings on composite combustion materials and products from them for the defense industry.

При конструировании зарядов к самоходным артиллерийским установкам (САУ) используются жесткие сгорающие картузы (ЖСК) взамен металлических гильз, который изготавливается из сгорающего материала. ЖСК должны обеспечивать необходимую прочность при эксплуатации, влагозащиту и полноту сгорания при выстреле. Известно, что при увлажнении сгорающего материала скорость горения его уменьшается, что приводит к появлению несгоревших остатков сгорающего материала в каморе орудия при выстреле, при этом становится невозможно производить последующее заряжание зарядов.When designing charges for self-propelled artillery installations (ACS), rigid combustible caps (ZhSK) are used instead of metal sleeves, which are made from combustible material. ZhSK must provide the necessary strength during operation, moisture protection and completeness of combustion when fired. It is known that when the combustible material is moistened, its burning rate decreases, which leads to the appearance of unburned remnants of combustible material in the chamber of the gun when fired, and it becomes impossible to carry out subsequent charging of the charges.

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

Так, например, известен патент [1], в котором описывается способ нанесения защитного покрытия на внутреннюю поверхность, 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.For example, there is a patent [1], which describes a method of applying a protective coating to the inner surface, including processing the inner surface of the product by applying a substrate from 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°С) 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 melts at elevated temperatures (~ 60 ° C) and is able to penetrate into the pores of the cellulosic porous material. In this case, the metal foil will peel off from the material, therefore, moisture permeability will increase and the tightness of the product will decrease.

Известный патент [2], 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.A well-known patent [2], which describes a method for producing protective coatings on aluminum alloys, can be used in the radio engineering and aviation industry, instrument making 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.

Наиболее близким техническим решением является способ нанесения защитного покрытия на целлюлозный материал по патенту [3] (прототип), включающий создание на материале слоя подложки и основного защитного покрытия, отличающийся тем, что в качестве подложки на поверхность наносится поливинилацетат путем окунания изделия в водную эмульсию с концентрацией 20-40 мас. % с последующей сушкой при температуре 60-70°С и нанесением двух слоев лака ЭП-5123 с условной вязкостью 12-16 с методом пульверизации в течение 8-12 с при вращении изделия.The closest technical solution is a method of applying a protective coating on a cellulosic material according to the patent [3] (prototype), including the creation of a substrate layer and a basic protective coating on the material, characterized in that polyvinyl acetate is applied to the surface as a substrate by dipping the product into an aqueous emulsion with concentration of 20-40 wt. % followed by drying at a temperature of 60-70 ° C and applying two layers of EP-5123 varnish with a relative viscosity of 12-16 s by spraying for 8-12 s while rotating the product.

Недостатком прототипа является использование поливинилацетата в качестве подложки, так как он является инертным компонентом, который снижает энергетические характеристики сгорающего материала, что может привести к его недогоранию при выстреле. Кроме того, длительность сушки подложки при температуре 60-70°С составляет 4-6 часа.The disadvantage of the prototype is the use of polyvinyl acetate as a substrate, since it is an inert component that reduces the energy characteristics of the combustible material, which can lead to its non-combustion when fired. In addition, the duration of drying the substrate at a temperature of 60-70 ° C is 4-6 hours.

Задачей изобретения является сокращение длительности процесса сушки, уменьшение времени задержки воспламенения сгорающего материала (для улучшения полноты сгорания) и уменьшение энергозатрат при сушке одного комплекта жесткого сгорающего картуза.The objective of the invention is to shorten the duration of the drying process, reduce the delay time of the ignition of the combustion material (to improve the completeness of combustion) and reduce energy consumption when drying one set of rigid combustion cap.

Данная задача решается за счет того, что способ нанесения защитного покрытия на композиционный сгорающий материал, включающий создание на материале слоя подложки и основного защитного покрытия из двух слоев лака ЭП-5123 методом пульверизации в течение 8-12 с, отличается тем, что для создания подложки сгорающий материал обрабатывается ацетоном путем его окунания в растворитель с выдержкой не более 1 с. с последующей сушкой в течение 1,5-2,5 часов.This problem is solved due to the fact that the method of applying a protective coating on a composite combustible material, including creating a substrate layer and a main protective coating on the material from two layers of EP-5123 varnish by spraying for 8-12 s, differs in that to create a substrate the combustible material is treated with acetone by dipping it into a solvent with an exposure time of no more than 1 s. followed by drying for 1.5-2.5 hours.

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)°С в него добавляется отвердитель №1 [5], смесь 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 истечение 72 часов вязкость лака становится больше 16 с по вискозиметру ВЗ-246 и далее он не используется.The EP-5123 varnish is prepared in accordance with the specifications [4]. The semi-finished varnish has a viscosity of 15-25 s according to the VZ-246 viscometer, at a temperature of (20.0 ± 0.5) ° C, hardener No. 1 is added to it [5], the mixture is mixed, then the varnish is diluted with the R-5A solvent [6] up to a working viscosity of 12-13 s according to a VZ-246 viscometer, the working varnish is used within 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 according to the VZ-246 viscometer and then it is not used.

Выбор ацетона для создания подложки обусловлен тем, что при обработке нитратов целлюлозы, входящих в состав сгорающего материала, ацетоном происходит их пластификация. Таким образом, при сушке сгорающего материала обработанного ацетоном, на наружной поверхности сгорающего материала происходит образование «корочки» толщиной 20-30 мкм с большей плотностью, чем плотность сгорающего материала в объеме (0,8-0,95 г/см³).The choice of acetone for creating a substrate is due to the fact that when processing cellulose nitrates that are part of the combustion material, they are plasticized with acetone. Thus, when drying the combustion material treated with acetone, a “crust” 20-30 μm thick is formed on the outer surface of the combustion material with a higher density than the density of the combustion material in volume (0.8-0.95 g / cm ³ ).

Если не создавать более плотный поверхностный слой, то при нанесении лака он будет проникать в состав сгорающего материала и на поверхности не будет образовываться защитная пленка из лака ЭП-5123. Таким образом, при хранении изделий будет увеличиваться содержание влаги, что негативно влияет на использовании изделий по прямому назначению.If you do not create a denser surface layer, then during varnish application it will penetrate into the composition of the combustible material and a protective film from EP-5123 varnish will not form on the surface. Thus, during storage of products, the moisture content will increase, which negatively affects the use of products for their intended purpose.

При использовании лака ЭП-5123 с вязкостью более 16 с, образуется не равномерный 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 2 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 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°С.When using EP-5123 varnish with a viscosity of more than 16 s, an uneven varnish layer is formed on the surface (shagreen), while repeated application of varnish with the same viscosity does not provide a uniform varnish coating. The use of a varnish with a viscosity of less than 12 s leads to an overspending of the varnish; applying 2 coats also does not provide an even coating. In addition, smudges are observed on the surface of the material, which leads to an increase in the gas permeability of the material. Time for applying varnish 8-12 s depends on the viscosity of the varnish. The higher the viscosity, the shorter the application time. Such a two-layer coating ensures the tightness of the product when evacuated to 49 kPa (-0.5 atm.) At a temperature of 60 ° C.

Способ нанесения покрытия осуществляется следующим образом:The coating method is carried out as follows:

Пример 1. Емкость заполняется ацетоном, в нее кратковременно полностью погружается энергонасыщенный сгорающий материал, который после обработки направляется на сушку, осуществляемой при температуре 60-70°С в течение 2 часов до постоянной массы. Затем изделие устанавливается на подвес и при его вращении наносится 1 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.Example 1. The container is filled with acetone, the energy-saturated combustion material is briefly completely immersed in it, which, after processing, is sent for drying, carried out at a temperature of 60-70 ° C for 2 hours to constant weight. Then the product is installed on the suspension and during its rotation 1 layer of EP-5123 varnish with a viscosity of 12 s is applied, 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.

Остальные примеры выполняются аналогично.The rest of the examples are similar.

В таблице приведены режимы нанесения покрытия на целлюлозный материал.The table lists the coating modes for cellulosic material.

Из приведенных данных видно (примеры 1-3), что необходимые характеристики сгорающего материала по гигроскопичности и герметичности при вакуумировании достигаются за счет применения ацетона для создания подложки, который наносится методом окунания, с последующей лакировкой лаком ЭП-5123 в 2 слоя.It can be seen from the given data (examples 1-3) that the necessary characteristics of the combustible material in terms of hygroscopicity and tightness during evacuation are achieved by using acetone to create a substrate, which is applied by dipping, followed by varnishing with EP-5123 varnish in 2 layers.

Время сушки сокращается до 1,5-2,5 часов вместо 4-6 часов, время задержки воспламенения в среднем в 1,6 раза, а энергозатраты на фазе сушки - в 2 разаThe drying time is reduced to 1.5-2.5 hours instead of 4-6 hours, the ignition delay time is on average 1.6 times, and the energy consumption in the drying phase is 2 times

Список литературыList of references

1. Патент США № US 50523041. US patent No. US 5052304

2. 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.2. RF patent №2304157 (C09D 109/00, C09D 5/08) Lacquer composition and method for obtaining a protective lacquer coating on devices made of aluminum alloys / Simunova SS, Khromova TA and etc.

3. Патент РФ №2606608 (B27K 3/00, B27K 5/04, C09D 131/04) Способ нанесения защитного покрытия на целлюлозный материал / Солдатов С.В., Енейкина Т.А. и др.3. RF patent No. 2606608 (B27K 3/00, B27K 5/04, C09D 131/04) Method of applying a protective coating on cellulose material / S.V. Soldatov, T.A. Eneikina. and etc.

4. ТУ 2111-03075351875-2006. Лак ЭП-51234.TU 2111-03075351875-2006. Varnish EP-5123

5. ТУ 6-10-1263-77. Отвердитель №15.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 материалов6. GOST 7827-74. Solvents grades R-4, R-4A, R-5, R-5A, R-12 for paints and varnishes

Claims

A method of applying a protective coating on a composite cellulose-containing combustible material, including creating a substrate layer and a main protective coating on the material from two layers of EP-5123 varnish by spraying for 8-12 s, characterized in that, to create a substrate, the combustible material is treated with acetone by dipping it into a solvent with an exposure time of no more than 1 s. followed by drying for 1.5-2.5 hours.