УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ КРАСКИ И ГЕРМЕТИКА
DEVICE AND METHOD TO REMOVE PAINT AND SEALANT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, главным образом, к удалению красок и герметиков и, более конкретно, к неразрушающим и эффективным устройствам и способам для такого удаления.
Уровень техники
Известно несколько способов для удаления краски, и, в целом, такие способы могут быть разделены на три категории: механические, термические и химические.
В литературе описаны способы механической очистки. Зачистка обычно выполняется, или ножом-шпателем, или шпателем, или и тем, и другим. Ножи-шпатели варьируются по ширине от одного до шести дюймов и имеют скошенную кромку. Надавливающим движением нож помещают под краску и обрабатывают поверхность, начиная с места отшелушивания краски, к месту, где краска все еще плотно прилегает. Шпатели для краски обычно имеют ширину 1-5/16,2-1/2 и 3-1/2 дюймов и имеют сменные лезвия. В дополнение, лезвия шпателей могут изготавливаться специально для конкретной цели. Шпатель применяют вытягивающими движениями и работают, соскабливая краску с поврежденной поверхности. Шпатели изготавливаются из стали, алюминия, дерева, мукарты и нейлона; выбирают более мягкий материал, чем обрабатываемый, чтобы избежать ухудшения внешнего вида или по структурным соображениям.
И ножи-шпатели, и шпатели, особенно шпатели с режущей гранью, должны использоваться аккуратно во избежание "царапин." Например, при использовании металлических шпателей при удалении краски и герметика с поверхности самолета царапание рассматривают как значительную проблему, приводящую к волосным трещинам и щелям, которые могут вырасти в значительные трещины и угрожать прочности конструкции самолета. Предпочтительные способы применения шпателей на самолетах обсуждаются в Aircraft Structural Repair Manuals (SRM) или FAA Advisory Circulars, AC 65-16A and AC 43.203. Следующие документы документируют и обсуждают решения в случаях усталостных трещин, последовавших за царапинами: The Federal Aviation Bulletin, FSAW 03-10B (изменен), датирован 3-31-2004 "Fuselage Skin 'Scribe Mark' Damage on a Boeing 737 Aircraft; The Transport Canada Airworthiness No B07I, издание 1-3 ноябрь 2004, "Paint and Sealant Removal Process."
Другие механические способы удаления краски включают обработку наждачной бумагой, пескоструйную обработку, водоструйную обработку, обработку пластиковой средой и подобные. Все эти способы характеризуются модифицированием обрабатываемой поверхности и ее абразивным износом, и, кроме того, они имеют тенденцию быть медленными и трудоемкими.
Также известны термические способы, такие как электрообогрев с помощью нагревателя или фена. Термические способы имеют ограниченное применение.
Наконец, краска может быть удалена химически. Стрипперы на основе растворителя имеют формулы, которые обычно содержат комбинации органических растворителей, таких как метилен хлорид, изопропанол, толуол, ксилол и метанол. Для предотвращения испарения летучих растворителей перед тем, как они пропитают многочисленные слои краски, прибавляют сгустители, такие как метил целлюлоза, и различные добавки, такие как твердый парафин. Некоторые из стрипперов на основе растворителей являются довольно слабыми и, следовательно, неподходящими для применения на вертикальных поверхностях, в то время как другие, которые называются "полупастообразными" стрипперами, изготавливаются для применения на вертикальных поверхностях или на оборотных сторонах горизонтальных поверхностей. В последнее время средства для удаления краски изготавливают с применением смеси воды и бензинового спирта.
Применение химических средств для удаления краски связано с несколькими проблемами. Средства удаления краски, особенно старые составы, содержащие метилен хлорид, являются объектами многочисленных медицинских и экологических ограничений. Так как средства распыляют на поверхности и оставляют работать, обслуживающий персонал должен применять полный набор индивидуальных средств защиты в процессе применения материалов, и летучие органические компоненты (VOC) распыляемого материала тщательно контролируются U.S. Clean Air Act. В заключение, в процессе зачистки с применением химикатов образуются значительные количества жидких/твердых отходов, которые должны быть безопасно утилизированы.
Существует потребность в системе для удаления краски, которая решила бы некоторые из вышеупомянутых задач.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает экономичное и минимально деструктивное устройство и способ для удаления краски и других покрытий с поверхности.
Одной задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства для удаления вещества с поверхности. Устройство содержит ленту, имеющую маскирующее покрытие, адаптированное для приклеивания к поверхности, и стриппер, при этом применение маскирующего покрытия и стриппера может производиться одностадийно.
В предпочтительном изобретении устройство содержит матрицу, пропитанную стриппером, и резервуар, в который помещается стриппер. Матрица и резервуар располагаются в центре по отношению к продольной оси ленты, и маскирующее покрытие располагают на боковых сторонах ленты. Сменный материал подложки приклеивается к ленте.
В другом воплощении изобретения устройство содержит удлиненную ленту, имеющую маскирующее покрытие, расположенное вдоль ее боковых сторон, и стриппер, расположенный между маскировочными покрытиями. Лента свертывается в рулон и включает сменную подложку.
Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение способа удаления вещества с поверхности. Способ включает нанесение маскирующего покрытия на часть поверхности для защиты от стриппера и применение стриппера к незащищенной части поверхности. Эти стадии проводятся, по существу, одновременно.
Одним достоинством настоящего изобретения является экономия времени. Стриппер и маскирующее покрытие могут применяться одновременно, в одну стадию, в противоположность двум отдельным стадиям. Применение этого изобретения позволит операторам самолетов производить стадию удаления (краски) на эксплуатационных кронштейнах в процессе программной проверки и не потребует отправления самолета на специальный стенд для удаления краски и пластика. Изобретение планировалось для применения в качестве полного набора для любой модели самолета, который проверяется на царапины. Современная практика предусматривает защиту самолета таким образом, чтобы он был полностью отчищен от краски и герметика. Это изобретение может удалить эту трудоемкую стадию процесса.
Другим преимуществом настоящего изобретения является то, что оно позволяет применять меньшее количество стриппера, поскольку стриппер, который обычно является летучим, закрыт, что значительно снижает испарение. Меньшее количество используемого стриппера приводит к сохранению материальных затрат и, также, к уменьшению количества отходов, и, таким образом, приводит к уменьшению затрат на удаление отходов. Эффективность стриппера улучшается, так как растворитель, который пропитывает краску, задерживается почти на поверхности в канале, а не испаряется в атмосферу. В дополнение к увеличенной эффективности, уменьшение испарения будет означать меньший вклад стриппера в общую VOC производительность устройства, тем самым обеспечивая значительные преимущества по предотвращению загрязнений.
С точки зрения подобной перспективы предотвращения загрязнений, настоящее изобретение значительно уменьшит фазу "очистки" на стадии удаления, на которой генерируются значительные количества отходов растворителя и загрязненной воды. Так как после завершения удаления краска и герметик прилипают к стекловолокнистой сетчатой матрице, все составляющие загрязнения, а именно стриппер, краска и герметик, будут заключены в один объект, который, соответственно, может быть ликвидирован.
Другим достоинством настоящего изобретения является то, что, так как в контакте с исследуемой поверхностью находятся только стриппер и сетчатая прокладка, на поверхности не остается остатков клея, которые могут повлиять на процесс контроля.
Краткое описание чертежей
Вышеупомянутые и другие преимущества настоящего изобретения и способы их достижения станут более очевидными, и само изобретение станет более понятным, если следующее описание воплощений изобретения будет рассматриваться вместе с сопутствующими чертежами, на которых:
фиг.1 - перспективный вид с частичным поперечным сечением воплощения устройства для удаления по настоящему изобретению;
фиг.1А - увеличенный перспективный вид части устройства, показанного на фиг.1.
фиг.2 - частичный перспективный вид устройства по фиг.1, применяемого к соединению внахлест;
фиг.3 - частично вырезанный перспективный вид альтернативного воплощения настоящего изобретения;
фиг.4 - частичный перспективный вид альтернативного воплощения по настоящему изобретению;
фиг.5 - разрез воплощения по настоящему изобретению;
фиг.6 - разрез альтернативного воплощения по настоящему изобретению; и
фиг.7 - увеличенный перспективный частичный вид с частичным поперечным сечением другого воплощения по настоящему изобретению.
Соответствующие номера позиций обозначают соответствующие части на нескольких видах.
Подробное описание изобретения

Воплощения настоящего изобретения, описанные ниже, не являются исчерпывающими или ограничивающими изобретение в конкретных формах, раскрытых в следующем подробном описании. Более того, воплощения выбирают и описывают таким образом, чтобы другие специалисты в данной области могли оценить и понять принципы и инструкции настоящего изобретения. Ссылаясь на фиг.1 и 1А, устройство 10 для удаления вещества с поверхности представляет собой ленту 12, имеющую маскирующее покрытие, нанесенное в виде полос 14. Сегмент стриппера или матрица 16 располагается в центре ленты 12, между полосами 14. Сегмент стриппера 16 далее включает слой волокнистого материала 18. По соседству и в контакте с волокнистым материалом 18 располагается резервуар 20, который, в иллюстрируемом воплощении, включает жидкий стриппер, который, в процессе применения устройства 10, как объясняется ниже, будет пропитывать или насыщать волокнистый слой 18 жидким химическим стриппером (не показан). Резервуар 20, предпочтительно, сконфигурирован на разрыв при применении силы таким образом, чтобы жидкость затем пропитывала слой 18, как объясняется ниже. Неопрен является одним из подходящих для резервуара 20 материалов. Прямоугольный каркас 22 образует канал и панцирь для слоя 18 и резервуара 20. Каркас 22 предпочтительно изготавливается из квазитвердого материала, такого как Mylar. Дополнительные борта 24 присоединяют маскирующее покрытие 14 к каркасу 22. Борта 24 могут быть сделаны из резины или другого подходящего полимера. Съемная подложка 26 покрывает ленту 12, как показано. Лента 12 свернута в рулон 28.
Ссылаясь на фиг.1А, маскирующее покрытие 14, предпочтительно, является традиционной маскирующей лентой, имеющей клей 30, нанесенный на одну сторону (маскирующего покрытия). В качестве ленты, подходящей для применения с устройством 10, можно применять алюминиевую клеящую ленту по MIL-T-23397B, шириной один (1) дюйм, которая является доступной от 3М Corporation, Grade 417 Aluminum Foil Tape, 900 Bush Avenue, St Paul Minnesota, 55133. Клеящее вещество, нанесенное на ленту, должно успешно приклеиваться к поверхности, которая подвергается очистке таким образом, чтобы оно образовывало непроницаемый для жидкости изолирующий слой с поверхностью, тем самым, делая наличие борта 24 необязательным. В воплощениях, в которых применяются борта 24, маскирующий материал 14 присоединяется (к бортам) посредством нагревательной сварки, звуковой сварки, посредством клеев или других подходящих способов крепления.
th
Каркас 22 также присоединяется к борту 24 с помощью различных подходящих способов крепления. Как было указано выше, каркас 22 является относительно жестким по причинам, указанным ниже. Подходящий материал для каркаса 22 отвечает MIL-P-22270 и доступен от Dupont Discovery Films, 1 Discovery Drive, Hopewell Virginia, 23860. Приблизительная требуемая толщина каркаса 22 составляет 10 мил (0,01 дюйма). Альтернативным упаковочным материалом является кислородонепроницаемый материал для пакетов, обычно называемый "майлар" пакет, состоящий из сандвича майлар/алюминий. Для улучшения прочности на прокол, нейлон может быть заменен на полиэфир. Эти продукты производятся и доступны от IMPAK corporation, 2460 East 57 St, Los Angeles, CA 90058.
Показанный прямоугольным в иллюстрируемом воплощении каркас 22 также может иметь изогнутую или круглую форму. Каркас 22 предпочтительно является непористым, чтобы жидкий стриппер, содержащийся в нем, не протекал или не испарялся.

Резервуар 20 может быть трубкой или иметь овальную форму для легкой подгонки под каркас. Трубки, содержащие стриппер, наполняют, используя стандартные способы наполнения жидкостями, и помещают в полутвердую матрицу или каркас 22. Предпочтительно, чтобы резервуар имел такие же размеры в поперечном сечении, как и каркас, и хорошо подходил под каркас 22. Волокнистая матрица 18 для абсорбции стриппера также помещается в каркас и приклеивается к каркасу химически устойчивым эпоксидным клеем. В качестве резервуара 20 может использоваться Tygon экструдированная трубка, которая доступна от Prince Rubber and Plastics, 137 Arthur Street, Buffalo NY 14207.
В качестве жидкости, которая наполняет резервуар 20, может применяться любой из многочисленных коммерчески доступных стрипперов, в зависимости от конкретной краски, герметика или покрытия, которое должно быть удалено. Для удаления покрытий на коммерческом самолете, стриппер должен удалять: полиуретановый верхний слой, эпоксидную грунтовку и обычные полисульфидные герметики, такие как герметики, отвечающие MIL-S-8802. Одним из таких стрипперов является Eldorado Solutions, PR-3133, Eldorado Solutions, Carmel Indiana.
Волокнистый материал, подходящий для слоя 18, может быть любым материалом, который является инертным к стрипперу и имеет тенденцию ровно распределять стриппер по контактной поверхности в процессе контакта. Под термином "инертный" подразумевают, что волокнистый материал не реагирует химически в значительной степени с композицией для удаления и способен поддерживать механическую целостность в течение периода времени, по меньшей мере, такого же, как срок работы устройства 10. Примеры подходящих материалов для волокнистого слоя 18 включают полимеры, такие как полипропилен и полиэтилен; тканые и нетканые материалы, такие как войлоки, хлопок и шерсть, и стеклянные волокна, такие как стекловолокно. Специалисты в данной области легко подберут множество материалов, которые подойдут для волокнистого слоя 18.
Подложка 30 может быть из поливинил хлорида (PVC), нейлона, бумаги с металлизированной внутренней частью для предотвращения химической миграции, майлар с алюминиевой подложкой или любым другим материалом, имеющим следующие характеристики: способность формировать канал для введения резервуара и волокнистой матрицы; твердость, кроме этого, деформируемость, которая может быть нарушена нейлоновым ручным шабером; химическая устойчивость к миграции стриппера в течение достаточного времени (например, менее чем 24 часа); и сочетаемость с другими материалами, применяемыми для устройства 10, такими как клей на алюминиевой ленте. Одним таким предпочтительным материалом является прессованная PVC подложка. Легкая доступность этих экструзатов и способность формировать подходящую сложную внутреннюю геометрию для резервуара и матрицы делает их требуемой альтернативой. Одним из производителей подложек 30 является Fukuvi USA, 7631 Progress Court, Huber Heights, OH 45242.
Ссылаясь на фиг.2, ленту 12 применяют для такой поверхности, как самолетное покрытие 34, особенно, для соединения внахлест 36. Большинство самолетов имеют множество соединений внахлест, таких как соединение 36, имеющее заклепки 38, предохраняющие соединение. Герметик, так же как и краска, обычно применяется для соединений. Чтобы проверить прочность соединения внахлест через годы или даже декады после того, как самолет был произведен, сначала необходимо удалить краску и герметик с соединения. Однако, как указано выше, металлические шпатели, которые обычно применяются, имеют тенденцию продавливать или оставлять царапины на поверхности самолета, которые в конечном итоге могут привести к большим трещинам.
Ленту 12 центрируют над соединением внахлест, которое требуется отчистить, и затем прикладывают к поверхности 34 так же, как и обычный отрезок ленты. После наложения ленты к каркасу 22 прикладывают давление, как обозначается стрелками 40, которое разрушает резервуар, который в свою очередь приводит к насыщению волокнистого слоя 18 стриппером. Волокнистый слой затем управляет жидким стриппером, то есть равномерно распределяет его по поверхности, которую необходимо отчистить. Борты 24 предотвращают поперечное распределение жидкого стриппера и образуют границу или периферию, за которую стриппер не попадает.
После истечения необходимого времени ленту 12 удаляют с поверхности самолета 34. В идеале, стриппер приводит к отслаиванию краски и герметика от поверхности самолета и приклеиванию к волокнистому слою 18, но остаток остается неповрежденным. В таком случае краску и герметик удаляют как один слой вместе с лентой 12. Во многих случаях, однако, это не является возможным; в этом случае после удаления ленты 12 требуется ручная зачистка и, возможно, легкое соскабливание для удаления остатка краски и/или герметика. В любом случае, специалист в данной области теперь может оценить, что маскирующее покрытие и стриппер применяются, по существу, одновременно, в одну стадию.
На фиг.3 показано альтернативное воплощение устройства 100, имеющее подложку 102, круглый волокнистый слой 104 и маскирующее покрытие 106, окружающее волокнистый слой. Устройство 100 может применяться для удаления пятен на поверхности в требуемых местах. Устройство 100 является простым в применении для удаления пятен способом, аналогичным тому, который был описан выше с ссылкой на устройство 10.
Фиг.4 иллюстрирует другое воплощение, в котором устройство 200 включает участки удаления 202, которые являются разделенными для применения в случаях, когда участки, которые требуется отчистить, также являются разделенными. Оборотная сторона устройства 200 (не показана) включает жидкий стриппер, который предпочтительно содержится в резервуаре и/или волокнистом материале и также включает съемную подложку, как описано выше.
На фиг.5 показано воплощение, в котором устройство 300 включает ленту 302, подложку 304 и волокнистую матрицу, пропитанную жидким стриппером 306, размещенную между ними. Необязательный резервуар не обеспечивается в этом воплощении. Вместо этого, подложка 304 и лента 302 образуют противофильтрационный изолирующий слой 308, который удерживает стриппер на волокнистой матрице 306 до тех пор, пока подложка удаляется, и устройство 300 применяется для поверхности, которая должна быть очищена.
Фиг.6 иллюстрирует воплощение, в котором устройство 400 включает ленту 402 и каркас 404, которые присоединены к бортам 406. Подложка 408 герметично изолирует ленту 402. Резервуар 410 размещается в каркасе 404 и содержит жидкий стриппер. Устройство 400 применяют аналогично устройству 10, за исключением того, что устройство 400 не содержит волокнистую матрицу. Борта 406 помогают предотвращать просачивание жидкого стриппера сбоку от участка, который должен быть очищен.
В другом воплощении, показанном на фиг.7, устройство содержит мат из стекловолокна рядом с Tygon резервуаром, заполненным стриппером. Резервуар 20 в свою очередь окружен PVC каналом или каркасом 22, который присоединяют к алюминиевой ленте 14, обрамляющей канал, с другим слоем ленты 14а. То есть, в отличие от воплощения на фиг.1, которое имеет единственную ленту 14, это воплощение включает две ленты 14, 14а, соединенные вместе. Содержимое PVC канала 22 защищают от погоды с помощью съемной бумажной подложки (не показана). Адгезивная прочность на отрыв верхнего слоя ленты 14а составляет около половины прочности ленты 14, приклеенной к требуемой поверхности; это позволяет оператору удалять канал 22, резервуар стриппера 20 и сетчатую матрицу 18 и оставлять внешнюю маскирующую ленту 14, приклеенной к поверхности. Так как химическое удаление краски и герметика может быть неполным, это воплощение позволяет пользователю делать минимальную "заключительную" работу перед удалением слоя 14 и проведением контроля, упомянутого выше.
Хотя предпочтительное воплощение, объединяющее принципы настоящего изобретения, было раскрыто выше, настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми воплощениями. Вместо этого, предполагается, что область применения изобретения включает любые вариации, применения или адаптации, использующие основные принципы. Кроме того, предполагается, что область применения изобретения включает такие отклонения от настоящего раскрытия, которые получают известной или обычной практикой в области, к которой принадлежит изобретение, и которые попадают в рамки приложенных притязаний.