Покрытие для инфракрасного излучателя и способ получения покрытия на поверхности инфракрасного излучателя

 

Использование: пищевая промышленность, медицина, в частности сушка и/или стерилизация продуктов, материалов и изделий. Сущность изобретения: покрытие содержит оксидную керамику на основе хромитов редкоземельных элементов, железа или диоксида циркония, по меньшей мере одну стабилизирующую добавку, выбранную из ряда - окислы титана, алюминия, магния, кремния, цинка, железа, и связующее из ряда полиорганосилоксанов. Способ получения покрытия на поверхности ИК-излучателя включает приготовление смеси, основу которой составляет оксидная керамика, нанесение ее на поверхность излучателя и ее термическую обработку. 2 с. и 1 з. п. ф-лы.

Изобретение относится преимущественно к пищевой промышленности и медицине и может быть использовано для сушки продуктов питания и различных материалов и/или их стерилизации с применением инфракрасных излучателей, полосы эмиссионного спектра которых совпадают с областью поглощения инфракрасного излучения молекулами воды.

Известно покрытие, используемое для инфракрасного излучателя, являющееся многокомпонентным и содержащее оксидную керамику и стабилизирующую добавку [1] Известное керамическое покрытие является наиболее близким аналогом к предлагаемому.

В качестве керамики используют двуокись циркония.

Однако при нанесении на поверхность инфракрасного излучателя это покрытие не обеспечивает хорошей адгезии на поверхности корпуса излучателя. Оно гигроскопично, поглощает влагу, что делает его недолговечным.

Влага в капиллярах, порах, микротрещинах гигроскопичного покрытия при включении излучателя переходит в паровую фазу, изменяющую давление в них, что приводит к разрушению покрытия.

Водяной пар имеет высокий коэффициент поглощения в инфракрасной области спектра, что снижает эффективность инфракрасного излучателя с гигроскопичным покрытием.

Известен также способ нанесения покрытия на поверхность инфракрасного излучателя, включающий приготовление покрытия, содержащего оксидную керамику, и создание слоя из него на поверхности [2] Этот способ является наиболее близким аналогом.

В известном способе создание слоя осуществляют путем напыления.

При этом не обеспечивается равномерность покрытия излучающего слоя на поверхности, как это имеет место и при нанесении слоя кистью, то есть невозможно таким излучателем создать равномерное поле излучения.

Кроме того, при распылении часть покрытия, не достигающая поверхности излучателя, теряется.

Задачей изобретения, касающегося покрытия поверхности инфракрасного (ИК) излучателя, является повышение его долговечности за счет улучшения адгезии покрытия, выполнение покрытия негигроскопичным, не влияющим на спектральные характеристики излучающей компоненты покрытия.

В отношении способа нанесения покрытия на поверхность излучателя задачей является создание равномерного покрытия, снижение его потерь при нанесении, упрощение процесса нанесения.

Для этого известное покрытие для ИК-излучателя, содержащее оксидную керамику и стабилизирующую добавку, дополнительно содержит связующее, представляющее собой полиорганосилоксаны, добавка представляет собой порошкообразный наполнитель, выбранный из ряда, включающего окислы титана, алюминия, магния, кремния, цинка, железа, а в качестве оксидной керамики используют керамику на основе хромитов редкоземельных элементов (РЗЭ), железа или диоксид циркония, причем компоненты взяты в соотношении, мас.

Оксидная керамика 0,5-10,0 Связующее 5,0-35,0 Наполнитель Остальное В известном способе нанесения покрытия на поверхность ИК-излучателя путем приготовления покрытия, содержащего оксидную керамику, и создания слоя из него на поверхности корпуса излучателя предлагается покрытие готовить смешиванием керамики, в качестве которой используют керамику на основе хромитов РЗЭ, железа или диоксида циркония, порошкообразного наполнителя, выбранного из ряда, включающего окислы титана, алюминия, магния, кремния, цинка, железа, порошкообразного связующего, представляющего собой полиорганосилоксаны, и растворителя, выбранного из ряда, включающего низшие спирты С₁-С₄, ацетон, бензол, толуол, этилкарбитол, уайт-спирит и этилцеллозольв, а создание слоя осуществляют путем нанесения состава на поверхность, после чего покрытие на поверхности излучателя подвергают термической обработке при Т 50-600^оС.

Связующее и растворитель желательно подавать на смешивание в качестве предварительно приготовленного раствора с концентрацией 15-50% Степень влияния каждого из признаков изобретения, то есть качественного и количественного состава покрытия, на достижение указанного результата не может быть определена с достаточной точностью теоретически. Состав покрытия подобран экспериментальным методом многочисленных проб. Тем не менее установлено, что такой состав обеспечивает все вышеуказанные эффекты негигроскопичность, надежность и долговечность покрытия при работе за счет повышения адгезии, влагоустойчивости и прочности покрытия при сохранении спектральных свойств излучающей компоненты покрытия.

Покрытие представляет собой пленку, имеющую хорошее слипание с поверхностью корпуса излучателя независимо от материала последнего (кварц, керамика, металл).

Получение покрытия поясняют примеры 1, 2, 3.

Для приготовления покрытия осуществляют помол оксидной керамики на основе хромитов РЗЭ, железа или двуокиси циркония, а также материала добавки, выбранного из ряда, включающего окись титана, алюминия, магния, кремния, цинка, железа. Используемую в качестве связующего смолу полиорганосилоксаны при необходимости также подвергают помолу, приготовляя сначала шихту, а затем шликер.

Приготовленные компоненты покрытия смешивают и наносят на поверхность излучателя, представляющего собой трубку из кварца, керамики или металла, галогеновую лампу или термоэлектронагреватель. Через торцевые изоляторы корпуса излучателя в виде трубок проходят выводы электронагревателя, к которым подводят напряжение.

П р и м е р 1. Для приготовления покрытия берут 0,5 мас. порошка хромитов РЗЭ, 5,0 маc. связующего олигометилсилоксана и 94,5 мас. порошка наполнителя, являющегося стабилизирующей добавкой, представляющей собой порошок окислов титана, алюминия, магния, кремния, цинка, железа. Покрытие, нанесенное на поверхность ИК-излучателя, после включения электронагревателя преобразует сплошной спектр ИК-излучения в дискретный, усиливая его в области частот, которая обусловлена подбором состава композиции. Покрытие указанного состава негигроскопично, обладает хорошей адгезией к поверхности излучателя.

П р и м е р 2. Для приготовления покрытия берут 10 мас. железа, 35 мас. связующего этоксисилоксана и 55 мас. наполнителя, представляющего собой порошок, состоящий из ряда окислов титана, алюминия, магния, кремния, цинка, железа.

Покрытие, имеющее приведенный состав, проявляет те же свойства, что и указанные в примере 1.

П р и м е р 3. Для приготовления покрытия берут 5,0 мас. диоксида циркония, 20,0 мас. связующего метил-фенилсилоксана и 75,0 мас. наполнителя, представляющего собой порошок, состоящий из ряда окислов титана, алюминия, магния, кремния, цинка, железа.

Покрытие, имеющее этот состав, проявляет те же свойства, что и составы, приведенные в примерах 1 и 2.

Осуществление способа нанесения покрытия на поверхность ИК-излучателя иллюстрируют примеры 4, 5 и 6.

Так же, как и при приготовлении покрытия, степень влияния каждого из признаков способа, предлагаемого для нанесения покрытия на поверхность ИК-излучателя, то есть качественный состав покрытия, приемы его приготовления и нанесения на поверхность не могут быть определены теоретически с достаточной точностью и подобраны экспериментально методом многочисленных проб. Тем не менее установлено, что предлагаемый способ обеспечивает все вышеуказанные эффекты создание негигроскопичного, равномерно нанесенного керамического покрытия на поверхности ИК-излучателя, исключение потерь покрытия при нанесении, упрощает процесс нанесения покрытия.

П р и м е р 4. Перед нанесением покрытия на поверхность ИК-излучателя порошкообразные компоненты покрытия, включающие оксидную керамику на основе хромитов РЗЭ, наполнитель, выбранный из ряда, включающего окислы титана, алюминия, магния, кремния, цинка, железа, связующее олигометилсилоксан, смешивают при добавлении растворителя, выбранного из ряда, включающего низшие спирты С₁-С₄, ацетон, толуол, этилкарбитол, уйат-спирит, этилцеллозольв, получают состав в виде раствора (суспензии).

Пленочный слой покрытия на поверхности излучателя создают путем послойного нанесения окунанием корпуса излучателя в раствор и последующей сушкой при температуре 50^оС, при которой происходит фиксация пленочного слоя на поверхности излучателя. Последняя операция может быть повторена несколько раз для получения пленки необходимой толщины. Окончательное закрепление слоя осуществляется отжигом покрытия при более высокой температуре в пределах интервала до 600^оС. Конкретное значение температуры отжига покрытия зависит от его состава и определяется в каждом случае индивидуально.

Полученное покрытие негигроскопично, равномерно покрывает поверхность излучателя, долговечно при эксплуатации излучателя.

П р и м е р 5. Перед нанесением покрытия на поверхность ИК-излучателя порошкообразные компоненты покрытия, включающие оксидную керамику на основе хромита железа, наполнитель, выбранный из ряда, включающего окислы титана, алюминия, магния, кремния, цинка, железа, связующее этоксисилоксан, смешивают при добавлении растворителя, выбранного из ряда, включающего низшие спирты С₁-С₄, ацетон, толуол, этилкарбитол, уайт-спирит, этилцеллозольв, получают состав в виде раствора, который приемами, аналогичными описанным в примере 4, наносят в виде пленки на поверхность ИК-излучателя. Сушку пленочного слоя осуществляют при температуре 180^оС, а отжиг при более высокой температуре в пределах интервала до 600^оС.

Покрытие имеет свойства, аналогичные описанным в примере 4.

П р и м е р 6. Состав наносимого покрытия отличается от приведенного в примерах 4 и 5 тем, что в качестве оксидной керамики содержит керамику на основе диоксида циркония, в качестве связующего метил-фенилсилоксан, причем связующее и растворитель подают на смешивание с порошкообразной композицией в виде предварительно приготовленного раствора с концентрацией 35% Последний прием упрощает приготовление и нанесение покрытия и позволяет получить его с теми же свойствами, что и покрытие, полученное в примерах 4 и 5.

Задача повышения долговечности покрытия решена не только за счет лучшей адгезии покрытия предлагаемого состава, но и за счет предложенного приема окунания излучателя в предварительно приготовленный раствор, указанного режима сушки, что в совокупности делает покрытие негигроскопичным. Долговечность покрытия повышается исключением циклов капиллярной конденсации влаги в порах, отсутствием трещин на поверхности покрытия. Улучшены спектральные характеристики ИК-излучателя, так как устранено поглощение излучения паром, образующимся в порах при включении нагревателя. Описанным способом керамическое пленочное покрытие наносят на галогеновые лампы, термоэлектронагреватели, трубки из кварца, керамики, металла. Изобретение найдет широкое применение в пищевой промышленности, медицине, технике эксперимента.

Формула изобретения

1. Покрытие для инфракрасного излучателя преимущественно для целей сушки и стерилизации, содержащее оксидную керамику и стабилизирующую добавку, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит связующее из полиорганосилоксанов при следующем соотношении компонентов, мас.%: Оксидная керамика - 0,5 - 10,0 Связующее из полиорганосилоксанов - 5,0 - 35,0 Стабилизирующая добавка - Остальное
при этом стабилизирующая добавка представляет собой вещество, выбранное из ряда, включающего окислы титана, алюминия, магния, кремния, цинка, железа, а основу оксидной керамики составляют хромиты редкоземельных элементов, железа или диоксида циркония.

2. Способ получения покрытия на поверхности инфракрасного излучателя, включающий приготовление смеси, содержащей оксидную керамику и добавки, нанесение смеси на поверхность излучателя, отличающийся тем, что в качестве оксидной керамики используют хромиты редкоземельных элементов, железа или диоксида циркония, а в качестве добавок используют наполнитель - порошок по крайней мере одного оксида из группы: оксид титана, алюминия, магния, кремния, цинка, железа и связующее из группы полиорганосилоксанов, причем в смесь дополнительно вводят растворитель, выбранный из ряда: низшие спирты С₁ - С₄, ацетон, бензол, толуол, этилкарбитол, уайт-спирит, этилцеллозольв, а после нанесения смеси на поверхность излучателя проводят термическую обработку при 50 - 600^oС.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что связующее и растворитель подают на смешивание в виде раствора 15 - 50%-ной концентрации.