Устройство для нанесения поли-пара-ксилиленовых покрытий

 

Изобретение относится к устройствам, служащим для создания герметизирующих, влагозащитных и других функциональных слоев на поверхности изделий, и может быть использовано в книгохранилищах, а также музеях, выставочных залах и т.п. для консервации пористых материалов и упрочнения хрупких, осыпающихся находок. Задачей изобретения является снижение технологических потерь исходного материала, а также создание условий более глубокого проникновения паров мономера в объем обрабатываемых изделий. Устройство содержит последовательно размещенные камеры сублимации 1, пиролиза 2, предварительного охлаждения паров 3 и камеру 4 осаждения с держателями 5 изделий 6, а также средство для охлаждения изделий. Согласно изобретению средство для охлаждения изделий выполнено в виде по крайней мере одной ампулы 7 с хладагентом, при этом держатели изделий и ампула с хладагентом связаны с приводом 8 для их вращения, выполненным с возможностью реверса. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам, служащим для создания герметизирующих, влагозащитных и других функциональных слоев на поверхности изделий, и может быть использовано в книгохранилищах для консервации и упрочнения пористых материалов, например бумаги, картона, а также в музеях, выставочных залах для упрочнения хрупких и осыпающихся предметов, таких как археологические, этнографические и т.п. находки.

Известно устройство для нанесения полимерной пленки путем парофазного осаждения полимера, содержащее последовательно установленные узел испарения димера, пиролизатор для его расщепления и камеру осаждения образующегося пара на обрабатываемых изделиях (см. патент США N 4683143, Мкл B 05).

Циклический ди-пара-ксилилен в виде порошка вводят в узел испарения димера. Испаренный димер проходит в пиролизатор, где пар превращается в мономерные радикалы. Последние пропускаются в камеру осаждения, где конденсируются и полимеризуются на поверхности обрабатываемого изделия, образуя поли-пара-ксилиленовое покрытие. Непрореагировавший пар димера выводится из камеры осаждения через клапан и трубопровод в конденсатор.

Температура паров димера, поступающих в камеру осаждения, значительно превышает температуру их конденсации, вследствие чего основное количество паров, не успев сконденсироваться и полимеризоваться на поверхности изделий, попадает в вакуумную систему. Кроме того, непрореагировавшие пары димера осаждаются на обрабатываемых изделиях, внутренних стенках камеры осаждения и вакуумных трубопроводов. Все вышесказанное увеличивает технологические потери исходного продукта, а также снижает качество консервации пористых изделий за счет наличия примесей (непрореагировавшего димера) в составе осаждения покрытия.

Ближайшим аналогом является устройство для нанесения поли-пара-ксилиленовых покрытий, содержащее последовательно размещенные камеру сублимации с емкостью для материала покрытия, камеру пиролиза и камеру осаждения с держателями изделий и центральным патрубком, соединенным с вакуум-проводом (см. а.с. N 1808411, Мкл B 05 C 9/00).

Входная часть камеры осаждения выполнена в виде кольцевой камеры предварительного охлаждения с винтообразным подъемом дна, а держатели - в виде пластин со средствами охлаждения изделий и приспособлениями для регулировки температуры по длине пластин. Наличие последних обеспечивает неравномерное охлаждение изделий: более сильно охлаждается их верхняя часть, наиболее удаленная от камеры предварительного охлаждения. Затем производится процесс нанесения покрытия, во время которого пары ди-пара-ксилилена из камеры сублимации поступают в камеру пиролиза, где происходит образование пара-ксилилена. Далее в емкости предварительного охлаждения пары постепенно охлаждаются и поступают в камеру осаждения, где оседают на поверхности изделий в виде поли-пара-ксилиленового покрытия.

Это устройство не обеспечивает глубокое проникание паров ди-пара-ксилилена в обрабатываемый материал вследствие того, что вокруг изделий и пластин создается практически неподвижное температурное поле. Отсутствие глубокого проникания паров в обрабатываемый материал отрицательно сказывается на качестве покрытия.

Наличие средств регулировки температуры пластин усложняет конструкцию, их попеременное включение-выключение не способствует поддержанию постоянной температуры (не выше плюс 25^oC для ди-пара-ксилилена) на поверхности изделий. Вследствие этого пары ди-пара-ксилилена оседают на нагретых внутренних частях камеры осаждения и, проходя сквозь камеру, уходят в вакуум-провод, что увеличивает потери исходного материала, снижает выход полимера.

Задачей настоящего изобретения является снижение технологических потерь исходного материала, а также создание условий более глубокого проникания паров мономера в объем обрабатываемых изделий.

Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве для нанесения поли-пара-ксилиленовых покрытий, содержащем последовательно размещенные камеры сублимации, пиролиза, предварительного охлаждения и камеру осаждения с держателями изделий, а также средство для охлаждения изделий, согласно изобретению средство для охлаждения изделий выполнено в виде по крайней мере одной ампулы с хладагентом, при этом последняя и держатели изделий снабжены приводом для их вращения с возможностью реверса.

Ампула с хладагентом может быть установлена соосно с вращающимися держателями, смонтированными в центральной части камеры осаждения.

Держатели изделий могут быть установлены в несколько рядов в объеме камеры.

На внутренней стенке камеры осаждения могут быть установлены ворошители, например, в виде изогнутой проволоки.

Сущность изобретения заключается в том, что при вращении держателей с закрепленными на них изделиями и ампулы с хладагентом создаются условия для возникновения ламинарного или турбулентного потока паров мономера в зависимости от скорости вращения и возможности реверсивного вращения. При этом независимо от материала обрабатываемых изделий возрастает проникание паров в материал, что улучшает качество образующегося на изделиях покрытия.

С другой стороны, вращающиеся держатели с изделиями и ампула с хладагентом увеличивают поток паров мономера, вовлекаемых в турбулентное или ламинарное движение в объеме камеры. При этом значительно меньшее количество неохлажденных паров будет уходить в вакуум-провод и оседать непрореагировавшими на изделиях, позволяя снизить непроизводительные затраты исходного мономера и поддерживать необходимую температуру охлаждения изделий.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства.

На фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1.

На фиг. 3 - камера осаждения с держателями, установленными в два ряда.

Устройство для нанесения поли-пара-ксилиленовых покрытий содержит последовательно размещенные камеры сублимации 1, пиролиза 2, предварительного осаждения 3 и камеру осаждения 4 с держателями 5 изделий 6, а также средство для охлаждения изделий в виде по крайней мере одной ампулы с хладагентом 7, при этом последняя и держатели изделий связаны с приводом для их вращения 8, выполненным с возможностью реверса.

Ампула с хладагентом 7 установлена соосно с держателем 5, смонтированным в центральной части камеры осаждения 4.

Держатели 5 изделий 6 могут устанавливаться в несколько рядов в объеме камеры.

На внутренней стенке камеры осаждения 4 имеются ворошители 9, например, в виде изогнутой проволоки.

Камеры 1, 2 и 3 образованы соответствующим участком проходящей через все камеры герметичной трубы 10 и смонтированными вдоль нее нагревателями с теплоизоляцией 11, 12 и 13.

Устройство работает следующим образом.

Исходный материал - мономер ди-пара-ксилилен загружается в герметичную трубу 10 на участке камеры сублимации 1. Изделия 6 устанавливаются на держателях 5 в камере осаждения 4 вместе с ампулой 7 и включается привод вращения 8. В качестве наполнителя ампулы 7 может использоваться сухой лед, антифриз, углекислота и т.п. хладагенты. Производится вакуумирование камер 1, 2, 3 и 4. Включаются нагреватели 12 и 13, и при достижении температуры пиролиза порядка 650 - 700 ^oC включаются нагреватели 11. В камере сублимации 1 достигается температура 160 - 200^oC и начинается испарение исходного материала. Образующиеся пары проходят в камеру 2, где происходит расщепление молекул ди-пара-ксилилена и образование пара-ксилилена. Пары последнего поступают в камеру 3, охлаждаются до температуры 60 - 80^oC и поступают в камеру осаждения 4. Имеющаяся в этой камере ампула с хладагентом 7 обеспечивает там температуру не выше плюс 25^oC. За счет вращения держателей 5 с изделиями 6 пары мономера захватываются ими, вовлекаются во вращение и приобретают турбулентный или ламинарный режим движения. При этом увеличивается скорость проникания частиц мономера в объем пористого материала изделий, чему способствует и наличие реверса у привода 8. Поскольку изделия находятся в охлажденном состоянии, горячий пар конденсируется на них, образуя поли-пара-ксилиленовое покрытие.

За счет вращения ампулы с хладагентом расширяется его температурное поле, улучшая условия конденсации паров и увеличивая полезный выход мономера.

При соосной установке ампулы и держателей, смонтированных в центральной части камеры, выравнивается температурный градиент в большем объеме камеры. Это увеличивает количество сконденсировавшихся на изделиях паров и ведет к снижению технологических потерь, так как значительно меньше горячего пара уходит в вакуум-провод и уносится им.

В случае расположения держателей в несколько рядов увеличивается производительность установки.

Ворошители 9 обеспечивают колебательно-поступательное движение изделий, исключают слипание листов в случае обработки книжно-журнальной продукции. При этом улучшается проникание паров мономера в глубь изделий.

Формула изобретения

1. Устройство для нанесения поли-пара-ксилиленовых покрытий, содержащее последовательно размещенные камеры сублимации, пиролиза, предварительного охлаждения паров и камеру осаждения с держателями изделий, а также средство для охлаждения изделий, отличающееся тем, что средство для охлаждения изделий выполнено в виде по крайней мере одной ампулы с хладагентом, при этом держатели изделий и ампула с хладагентом снабжены приводом их вращения с возможностью реверса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ампула с хладагентом установлена соосно с вращающимися держателями, смонтированными в центральной части камеры.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что держатели изделий установлены в несколько рядов в объеме камеры.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внутренней стенке камеры осаждения закреплены ворошители, например, в виде изогнутой проволоки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3