Газоплазменное напыление полимерных порошковых красок

Отсюда становится очевидна значимость процесса горения, так как эффективность взаимодействия пламени и частичек порошка определяетусловия и степень термической активации напыляемого материала. Перенос тепла частичкам полимера осуществляется за счет теплопроводности, конвекции и излучения, а для термопластичных полимеров еще и за счет движения горячего расплава в виде капель, потеков или брызг. Вклад каждого вида переноса в общий тепловой баланс зависит от характеристик системы и условий нанесения. Очень важно, чтобы поверхностный слой полимера под действием тепла не нагрелся до температуры, при которой начинаются физические и химические превращения, приводящие к термическому и термоокислительному разложению.

Кроме того, необходимым условием эффективного теплообмена в системе «пламя факела–частица полимера», является то, что скорость нагрева до предельно допустимой температуры не должна превышать значений, получаемых в результате деления предельно допустимой температуры для данного полимера на постоянную времени его нагрева.

Эффективное использование энергии подразумевает оптимизацию процесса горения факела, достигаемую за счет согласования пространственно-временных и теплофизических параметров факела пламени с теплофизическими характеристиками используемого полимера:
– это соотношение в смеси окислителя и горючего газа;
– характер распределения температуры вдоль оси пламени:
– время нахождения частиц в активной зоне факела пропановоздушного пламени;
– геометрические и теплофизические параметры напыляемых частичек полимера.

Показано, что для устойчивого горения, при максимальной скорости продуктов сгорания, оптимальное соотношение расходов воздуха и пропана Vв/Vп = 21,10…21,74.

Поскольку пропано-воздушная смесь обладает относительно небольшой скоростью воспламенения, кривая распределения температуры вдоль оси пламени имеет ярко выраженный пиковый характер в средней зоне. При этом длина ядра пламени – 0,04…0,08 м, длина средней зоны пламени – 0,01…0,02 м, длина внешней зоны пламени – 0,16…0,32 м.

Время нахождения частиц в активной зоне факела определяется средней скоростью полета, которая функционально связана с эффективностью процесса теплоотдачи, достаточного для расплавления полимера до пластического состояния. При этом предполагается, что температура на поверхности частицы и внутри должна соответствовать неравенству

Тпл ≤Тп ≤1,5Тпл,

где Тпл – температура плавления используемого полимера. Необходимо помнить, что для корректного количественного расчета скорости придется учитывать гранулометрический состав порошка, плотность напыляемых частиц, удельные теплоту плавления и теплоемкость полимера, расстояние от сопла до напыляемой поверхности и др. Анализ такой системы весьма затруднителен, тем более в пространственных координатах. Наши упрощенные аналитические расчеты, подкрепленные экспериментами, показывают, что при работе с термопластическими порошками Plascoat PPA571 рациональная скорость полета частичек порошка краски должна находиться в пределах 20…40 м/с.

На основании анализа литературных данных, результатов математического моделирования и комплексного инженерного расчета была разработана и создана промышленная установка МГПУ(п)-150 , предназначенная для ручного нанесения порошковых полимерных покрытий на подготовленные поверхности методом ГПН. Общий вид установки в базовой комплектации показан на фото.

Вячеслав Марьянко, к.т.н., СНС, директор ООО «Белмар»

По материалам журнала "ПРОМЫШЛЕННАЯ ОКРАСКА"

Pages: 1 2