СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА БЛОЧНОМ ПЕНОСТЕКЛЕ
METHOD OF PRODUCING COATINGS ON BLOCKED FOAM GLASS

Изобретение относится к области получения покрытий на блочном пеностекле и может быть использовано в промышленности строительных материалов.
В настоящее время существует ряд способов получения покрытий на блочном пеностекле, основными из которых являются одностадийный и двухстадийный.
Известен способ изготовления пеноматериалов, включающий получение покрытий на лицевой поверхности блочного пеностекла из шихты состава 98,9 мас.% боя тарного стекла; 0,2 мас.% мела и 1,0% силикатной надглазурной краски [1] [АС 1604767. Способ изготовления пеноматериалов. Красько К.Ф., Рожков В.А., Хайновская Т.С., Демидович Б.К. От 07.11.90. Бюл.41]. Однако несмотря на неплохое качество конечного продукта способ имеет следующие недостатки: высокая энергоемкость процесса, низкая производительность за счет совместного дополнительного помола компонентов шихты; длительная во времени технологическая операция укладки покровного слоя шихты толщиной 2 мм и, как следствие, высокая стоимость конечного продукта.
Наиболее близким техническим решением является способ получения покрытий на блочном пеностекле, включающий нанесение порошка глазури на лицевую поверхность блочного пеностекла и оплавления в муфельной печи при подъеме температуры до 750°C в течение 250 мин [2] (с.146) [Пеностекло. Научные основы и технология [текст]: монография / Н.И.Минько, О.В.Пучка, B.C.Бессмертный, С.В.Семененко, В.Б.Крахт, Р.Г.Мелконян. - Воронеж: Научная книга, 2008. - 168 с. (с.143-146)].
Недостатками данного способа являются длительность, трудоемкость и энергоемкость технологического процесса, а также относительно низкое качество покрытия [2] (с.147) [Пеностекло. Научные основы и технология [текст]: монография / Н.И.Минько, О.В.Пучка, B.C.Бессмертный, С.В.Семененко, В.Б.Крахт, Р.Г.Мелконян. - Воронеж: Научная книга, 2008. - 168 с. (с.143-146)].
Целью предлагаемого способа является повышение качества конечного продукта, ускорение процесса получения покрытия, снижение энергоемкости процесса и, как следствие, получение высококачественной конкурентоспособной продукции.
Поставленная цель достигается тем, что порошок глазури подают порошковым питателем в плазменную горелку и плазменное напыление порошка глазури производят при мощности плазмотрона 10 кВт, скорости прохождения плазменной горелки по поверхности блочного пеностекла 0,1 м/с и расходе порошка 3,00-3,25 г/с.
Отличительным признаком предлагаемого способа является плазменное напыление порошка глазури на лицевую поверхность блочного пеностекла. В результате увеличивается скорость получения покрытий на блочном пеностекле, снижаются трудоемкость и энергоемкость технологического процесса и повышается качество конечного продукта.
Изобретательский уровень подтверждается тем, что подача порошка порошковым питателем в плазменную горелку плазмотрона и плазменное напыление порошка глазури на лицевую поверхность блочного пеностекла позволяют не только получить высококачественный конечный продукт, но и сократить время получения покрытия, а также снизить энергозатраты.
Проведенный анализ известных способов получения покрытий на блочном пеностекле позволяет сделать заключение о соответствии заявляемого изобретения критерию «новизна».
Оптимальными условиями получения покрытий на блочном пеностекле, экспериментально полученными, является мощность плазмотрона 10 кВт при скорости прохождения плазменной горелки 0,1 м/с и расходе порошка глазури 3,00-3,25 г/с (табл.1 и табл.2).
Таблица 1
Оптимальные параметры плазменного напыления и показатели качества покрытия
№ п/п
Мощность плазмотрона, кВт
Расход плазмообразующего газа, м<sup>3</sup>/час
Скорость плазменной обработки, м/с
Прочность сцепления, МПа
1
8
2,5
0,04
0,33
0,06
0,37
0,08
0,41
0,10
0,47
0,12
0,42
2
9
2,5
0,04
0,37
0,06
0,39
0,08
0,43
0,10
0,49
0,12
0,45
3
10*
2,5
0,04
0,41
0,06
0,45
0,08
0,48
0,10*
0,52*
0,12
0,49
4
11
2,5
0,04
0,39
0,06
0,41
0,08
0,46
0,10
0,50
0,12
0,47
* - оптимальный режим
Таблица 2
Влияние расхода порошка глазури на качество покрытия (мощность 10кВт, скорость плазменной обработки 0,10 м/с)
№ п/п
Расход порошка глазури, г/с
Состояние покрытия (визуально)
Пористость (метод «пятна»)
1
2,00
Бугристое
Пористое
2
2,50
Бугристое
Пористое
3
2,75
С ровным разливом
Пористое
4
3,00*
С ровным разливом
Беспористое
5
3,25*
С ровным разливом
Беспористое
6
3,50
Деформированная с натеками
Беспористое
7
3,75
Деформированная с натеками
Пористое
* - оптимальный расход порошка глазури
Пример: Получение покрытия плазменным напылением.
Для получения покрытия использовали блочное пеностекло (по прототипу) 60×60×15 мм. Блочное пеностекло помещали на пластинчатый конвейер, скорость которого составила 0,10 м/с.
3
Над пластинчатым конвейером стационарно устанавливали плазменную горелку ГН-5р электродугового плазмотрона УПУ-8м. Параметры работы плазмотрона были следующие: мощность 10 кВт, расход плазмообразующего газа 2,5 м/час. В качестве порошка глазури использовали порошок синего кобальтового стекла зерновым составом 80-150 мкм. Порошок глазури засыпали в порошковый питатель плазмотрона УПУ-8м и производили плазменное напыление на лицевую поверхность блочного пеностекла.
После плазменного напыления порошка глазури определяли показатели качества конечного продукта.
Сопоставительные данные показателей качества, технологических параметров и операций предлагаемого и известного способов представлены в табл.3.
Пример осуществления контроля качества.
2
Для определения прочности сцепления глазурного слоя с основой к поверхности приклеивали эпоксидной смолой металлический стержень длиной 150 мм и площадью 1 см.
После полимеризации эпоксидной смолы в течение 24 часов приступали к определению прочности сцепления покрытия с основой на разрывной машине К-0,5. Изделия и стержень закрепляли в специальных зажимах разрывной машины. После равномерного нагружения происходил отрыв покрытия. Для испытаний брали не менее 5 образцов.
Прочность сцепления покрытия с основой определяли как среднее арифметическое пяти измерений (при оптимальном режиме плазменного напыления):
Пористость определяли методом «пятна». Результаты испытаний показали, что покрытие беспористое.
Таблица 3
Показатели качества блочного пеностекла с покрытием, технологические параметры и операции
№ п/п
Показатели
Ед. изм.
Предлагаемый способ
Известный способ [2]
1
Последовательность технологических операций
Подача порошка глазури порошковым питателем в плазменную горелку
Нанесение порошка глазури на лицевую поверхность блочного пеностекла
↓
↓
Плазменное напыление
Оплавление
↓
↓
Контроль качества
Контроль качества
2
Размеры блочного пеностекла
мм
60×60×15
60×60×15
3
Расход глазури
г/с
3,00-3,25
-
4
Прочность сцепления
МПа
0,52
-
5
Качество покрытия
С ровным разливом
Поверхность деформировалась, разрывы поверхности
6
Энергозатраты:
- время нагрева и выдержки
мин
-
150-410
- max температура
°C
-
750
- мощность плазмотрона
кВт
10
-
7
Длительность технологического процесса:
- скорость обработки
м/с
0,10
-
- время нагрева до 750°C
мин
-
250
- скорость нагрева
°C/мин
-
12,9