способ получения световозвращающего покрытия в электростатическом поле и устройство для нанесения микросферических световозвращающих частиц в электростатическом поле

Формула изобретения

1. Способ получения световозвращающего покрытия в электростатическом поле путем последовательного расположения слоев, при этом поверх опорного слоя, образованного путем нанесения в электростатическом поле на металлическую пластину композиционного покрытия из полимерной порошковой композиции, формируют по трафарету информационный знак и наносят рефлектирующий слой с оптическими микросферами, после нанесения рефлектирующего слоя ведут окончательную термообработку до его закрепления, а затем наносят защитный слой из прозрачного полимерного материала, отличающийся тем, что нанесение в электростатическом поле опорного слоя осуществляют с последующей термообработкой при температуре ниже температуры формирования полимерной порошковой композиции, затем информационный знак соответствующего цвета наносят из аналогичной полимерной порошковой композиции с термообработкой, аналогично обработки опорного слоя, а последующее нанесение рефлектирующего слоя с оптическими микросферами осуществляют в электростатическом поле.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку опорного слоя ведут в течение 10-12 мин при температуре ниже на 50°С температуры формирования полимерной порошковой композиции.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что электростатическое поле для нанесения рефлектирующего слоя с оптическими микросферами создают от источника высокого напряжения 70-80 кВ при рабочей величине тока не выше 30-40 мкА.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что окончательную термообработку проводят при температуре 160°С в течение 18 мин, располагая изделие в температурной зоне горизонтально.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что оптические микросферы рефлектирующего слоя представляют собой стеклянные микросферические светоотражатели диаметром 100-120 мкм и коэффициентом преломления не ниже 1,6-2,0.

6. Устройство для нанесения микросферических световозвращающих частиц в электростатическом поле, содержащее корпус с ручкой, на котором установлен бункер для загрузки микросферических частиц, ствол с каналом для потока микросферических световозвращающих частиц и умножителем напряжения с коронирующим электродом, расположенным в выходном патрубке ствола, в котором закреплен распылительный насадок, отличающееся тем, что распылительный насадок включает цилиндрический корпус с коническим участком на выходе, в котором последовательно по направлению потока расположены центральный канал с закрытым торцом на выходе, а на входе - сообщенный с каналом для потока микросферических световозвращающих частиц кольцевой цилиндрический канал, переходящий на выходе в кольцевой конический канал, образованные соответственно расположенной коаксиально цилиндрической втулкой и коническим отражателем на выходе, при этом центральный канал сообщен с кольцевым каналом на его входе посредством тангенциальных отверстий на кольцевой поверхности вышеупомянутой цилиндрической втулки, а по образующим конического отражателя выполнены пазы.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что центральный канал на входе в распылитель имеет сужающийся по направлению потока участок.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что на торцевой поверхности центрального канала выполнен конический рассекатель, вершина которого направлена навстречу потоку.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в стенке конического участка корпуса распылительного насадка выполнены отверстия для эжектирования воздуха из окружающей среды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области световозвращающих материалов, используемых преимущественно для изготовления информационных знаков, например дорожных знаков, катафот и информационных бортовых указателей автомобилей.

Известен световозвращающий материал с изображением знака (патент РФ № 2101779, МПК⁶ G09F 13/16, B60R 13/00, В32В 9/00, опубликовано: 10.01.1998), содержащий опорный слой с внутренней зеркальной поверхностью, рефлектирующий слой с оптическими микролинзами, слой, несущий изображение знака, и защитный слой из прозрачного полимерного материала. В качестве опорного слоя и защитного слоя использована металлизированная лавсановая пленка, рефлектирующий слой содержит монослой микролинз (микрошариков), утопленных на часть их высоты в прозрачной клеевой композиции, над микролинзами расположена сетка из прозрачной клеевой композиции (с ячеистой структурой), а слой с изображением знака в зеркальном отражении нанесен на внутреннюю поверхность защитного слоя.

Известен способ получения световозвращающего покрытия с нанесением в электростатическом поле полимерных порошковых композиций со стеклянными микросферическими отражателями (патент РФ № 2165356, МПК⁷ B29D 9/00, G09F 13/16, В32В 33/00, 2001 г.), принятый за прототип, путем последовательного расположения слоев, при которых поверх опорного слоя наносят рефлектирующий слой с оптическими микросферами, установленными на часть их высоты в клеевой композиции, ведут термообработку до его закрепления, а затем наносят защитный слой из прозрачного полимерного материала. В качестве опорного слоя используют металлическую пластину с композиционным покрытием, осажденным в электростатическом поле из полимерной порошковой композиции. Световозвращающий материал содержит опорный слой с внутренней зеркальной поверхностью, рефлектирующий слой с оптическими микролинзами, слой, несущий изображение знака, и защитный слой из прозрачного полимерного материала. Срок эксплуатации информационных знаков, полученных известным способом, не превышает 4-5 лет в сложных атмосферных условиях из-за наличия клеевого слоя, разрушающего коррозионные характеристики опорного покрытия из полимерных порошковых композиций на металлическую поверхность изделия.

Известно устройство для нанесения полимерных порошковых покрытий в электростатическом поле (патент РФ № 2163515, МПК В05В 5/00, В05В 7/10, В05В 5/08, опубл. 27.02.2001), принятое за прототип, содержащее корпус, разъемно соединенный с корпусом ствол с фланцем и накидной гайкой. Ствол выполнен полым и соединен с корпусом. К органу управления расходом и подачи сжатого газа присоединена трубка канала сжатого газа. Внутри ствола установлена токопроводящая трубка с каналом для порошкового потока. Одним концом токопроводящая трубка входит в сквозное отверстие корпуса, в котором она соединена с эластичной трубкой и контактирует с ответной частью электрического контакта заряжающего устройства. Другим концом трубка сопряжена с резьбовой частью токопроводящего штуцера, установленного через кольцеобразную полость в резьбовом отверстии ствола с возможностью присоединения токопроводящей трубки к эластичной трубке. В кольцеобразной полости ствола выполнена кольцеобразная выемка, образующая совместно с наружной поверхностью распылительной головки распределительную полость газового потока. В известном устройстве интенсивность подачи частиц не высокая, что приводит к получению поверхности изделия недостаточного качества.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в упрощении технологического процесса получения световозвращающего покрытия, повышении качества покрытия и увеличении срока его эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что в способе получения световозвращающего покрытия в электростатическом поле, путем последовательного расположения слоев, при этом поверх опорного слоя, образованного путем нанесения в электростатическом поле на металлическую пластину композиционного покрытия из полимерной порошковой композиции, формируют по трафарету информационный знак и наносят рефлектирующий слой с оптическими микросферами, после нанесения рефлектирующего слоя ведут окончательную термообработку до его закрепления, а затем наносят защитный слой из прозрачного полимерного материала, новым является то, что нанесение в электростатическом поле опорного слоя осуществляют с последующей термообработкой при температуре ниже температуры формирования полимерной порошковой композиции, затем информационный знак соответствующего цвета наносят из аналогичной полимерной порошковой композиции с термообработкой аналогично обработке опорного слоя, а последующее нанесение рефлектирующего слоя с оптическими микросферами осуществляют в электростатическом поле.

Термообработку опорного слоя ведут в течение 10-12 минут при температуре ниже на 50°С температуры формирования полимерной порошковой композиции.

Электростатическое поле для нанесения рефлектирующего слоя с оптическими микросферами создают от источника высокого напряжения 70-80 кВ при рабочей величине тока не выше 30-40 мкА.

Окончательную термообработку проводят при температуре 160°С в течение 18 минут, располагая изделие в температурной зоне горизонтально.

Оптические микросферы рефлектирующего слоя представляют собой стеклянные микросферические светоотражатели диаметром 100-120 мкм и коэффициентом преломления не ниже 1,6-2,0.

Устройство для нанесения микросферических световозвращающих частиц в электростатическом поле содержит корпус с ручкой, на котором установлен бункер для загрузки микросферических частиц, ствол с каналом для потока микросферических световозвращающих частиц и умножителем напряжения с коронирующим электродом, расположенным в выходном патрубке ствола, в котором закреплен распылительный насадок, содержащий цилиндрический корпус с коническим участком на выходе, в котором последовательно, по направлению потока, расположены центральный канал с закрытым торцем на выходе, а на входе сообщенный с каналом для потока микросферических световозвращающих частиц кольцевой цилиндрический канал, переходящий на выходе в кольцевой конический канал, образованные, соответственно, расположенной коаксиально с корпусом цилиндрической втулкой и коническим отражателем на выходе. При этом центральный канал сообщен с кольцевым каналом на его входе посредством тангенциальных отверстий на кольцевой поверхности вышеупомянутой цилиндрической втулки, а по образующим конического отражателя выполнены пазы.

Центральный канал на входе в распылитель имеет сужающийся по направлению потока участок, а на торцевой поверхности центрального канала выполнен конический рассекатель, вершина которого направлена навстречу потоку.

В стенке конического участка корпуса распылительного насадка выполнены отверстия для эжектирования воздуха из окружающей среды.

На фиг.1 представлено устройство получения световозвращающего покрытия в электростатическом поле и продольный разрез распылительного насадка.

На фиг.2 - поперечный разрез А-А фиг.1.

На фиг.3 - поперечный разрез В-В конического отражателя фиг.1.

На фиг.4 - продольный разрез С-С конического отражателя фиг.3.

Сущность способа заключается в следующем.

Световозвращающее покрытие получают в электростатическом поле путем последовательного расположения слоев, при этом опорный слой из полимерной порошковой композиции наносят в электростатическом поле с последующей термообработкой при температуре ниже температуры формирования полимерной порошковой композиции, поверх опорного слоя формируют по трафарету информационный знак соответствующего цвета из аналогичной полимерной порошковой композиции с термообработкой аналогично обработке опорного слоя, а последующее нанесение рефлектирующего слоя с оптическими микросферами осуществляют в электростатическом поле, после нанесения рефлектирующего слоя ведут окончательную термообработку до его закрепления, а затем наносят защитный слой из прозрачного полимерного материала. Термообработку опорного слоя ведут в течение 10-12 минут при температуре ниже на 50°С температуры формирования полимерной порошковой композиции. Электростатическое поле для нанесения рефлектирующего слоя с оптическими микросферами создают от источника высокого напряжения 70-80 кВ при рабочей величине тока не выше 30-40 мкА. Термообработку осуществляют при температуре 160°С в течение 18 минут.

Нанесение световозвращающих покрытий на металлические поверхности осуществляется на специальном комплексе оборудования, состоящего из камеры напыления полимерных порошковых материалов в электростатическом поле с системой улавливания не осевших на поверхности изделия частиц порошка, автономной камеры нанесения микросферических отражателей, устройства нанесения порошковых материалов и микросферических отражателей, установки полимеризации покрытий с системой контроля и управления температурными режимами. Формирование покрытия происходит в установке полимеризации.

Устройство для нанесения микросферических световозвращающих частиц в электростатическом поле содержит корпус 1 с ручкой 2, на котором установлен бункер 3 для загрузки микросферических частиц, ствол 4 с каналом 5 для потока микросферических световозвращающих частиц и умножителем напряжения 6 с коронирующим электродом 7, расположенным в выходном патрубке ствола 4, в котором закреплен распылительный насадок. Распылительный рассадок включает цилиндрический корпус 8 с коническим участком на выходе, в котором последовательно, по направлению потока, расположены центральный канал 9 с закрытым торцом на выходе, а на входе сообщенный с каналом 5 для потока микросферических световозвращающих частиц кольцевой цилиндрический канал 10, переходящий на выходе в кольцевой конический канал 11, образованные соответственно расположенной коаксиально с корпусом 8 цилиндрической втулкой 12 и коническим отражателем 13 на выходе. Центральный канал 9 сообщен с кольцевым каналом 10 на его входе посредством тангенциальных отверстий 14 на кольцевой поверхности цилиндрической втулки 12. По образующим конического отражателя 13 выполнены пазы 15 для упорядоченного перемещения микрочастиц по кольцевому коническому каналу 11 к изделию также под воздействием эжектируемого воздуха через ряд отверстий 16 и 17, выполненных в корпусе 8. Центральный канал 9 на входе в распылительный насадок имеет сужающийся по направлению потока участок 18, а на торцевой поверхности центрального канала 9 выполнен конический рассекатель 19, вершина которого направлена навстречу потоку микросферических световозвращающих частиц.

Устройство для нанесения микросферических световозвращающих элементов в электростатическом поле работает следующим образом.

Микрочастицы из бункера 3, закрепленного на корпусе 1 за счет эжектирования сжатого воздуха, подаваемого при нажатии на курок 20, проходят под большим давлением через канал 5 ствола 4 с умножителем напряжения 6 с коронирующим электродом 7, расположенным в выходном патрубке ствола 4 (или от источника высокого напряжения), попадают в выходной патрубок ствола 4 и по сужающему участку 18 центрального канала 9, отражаясь от конического рассекателя 19 в торце центрального канала 9, поступают в кольцевой цилиндрический канал 10 по тангенциальным отверстиям 14 на кольцевой поверхности цилиндрической втулки 12, приобретая вращательное движение. Кольцевой цилиндрический канал 10, образованный цилиндрической втулкой 12, расположенной коаксиально с корпусом 8, переходит в конический кольцевой канал 11, образованный корпусом 8 и коническим отражателем 13. По пазам 15, выполненным по образующим конического отражателя 13, а также под воздействием эжектируемого воздуха через ряд отверстий 16 и 17, выполненных в корпусе 8, микрочастицы упорядоченно поступают к изделию.

В кольцевом коническом канале 11 микрочастицы, приобретшие вращательное движение, соприкасаясь с системой пазов 15 в коническом отражателе 13, теряют свою скорость, тем самым уменьшают кинетическую энергию и упорядоченно начинают перемещаться по этим пазам к срезу сопла распылительного насадка, приобретая определенный потенциал на коронирующей игле 21 конического отражателя 13, соединенного при помощи разъема 22 с основным коронирующим электродом 7 высоковольтного умножителя 6.

Отличительные особенности устройства:

- преобразование продольной скорости микрочастиц после эжектирования их из бункера во вращательное в кольцевом канале 10, где их продольная скорость становится меньше;

- преобразование вращательного движения микрочастиц во вновь поступательное по системе пазов 15, но уже с меньшей скоростью за счет создания сопротивления в этой системе пазов.

Предлагаемое устройство является универсальным инструментом, позволяющим напылять в электростатическом поле вначале полимерный слой, затем после продувки распылителя сжатым воздухом и загрузки бункера микросферическими отражателями и световозвращающий слой. При этом давление сжатого воздуха и величина высокого напряжения устанавливаются для каждого материала соответственно по принятой технологии.

Таким образом, предлагаемый способ за счет использования полимерной композиции опорного слоя термообработанной при температуре ниже температуры формирования полимерной порошковой композиции в качестве клеющей композиции для нанесение рефлектирующего слоя с оптическими микросферами позволяет упростить технологический процесс получения световозвращающего покрытия, а предлагаемое устройство за счет высокой интенсивности подачи потока микросферических световозвращающих частиц позволяет повысить качество и увеличить срок эксплуатации изделия.