Nanoszenie fluidyzacyjne

 

Fluidyzacyjne nanoszenie powłoki z tworzywa polega na wytworzeniu zawiesiny sproszkowanego tworzywa w strumieniu gazu płynącego do góry -złoża fluidalnego, i wprowadzeniu do niego przedmiotu uprzednio nagrzanego nieco powyżej tempe­ratury topnienia tworzywa, odczekaniu określonego czasu, wyjęciu przedmiotu ze złoża i często ponownym nagrzaniu go oraz następnie ochłodzeniu. W czasie przebywania przedmiotu w złożu, cząstki tworzywa stykają się z nagrzanym przedmiotem i stapiają, tworząc powłokę związaną adhezyjnie z materiałem przedmiotu. Nanoszenie fluidyzacyjne przeprowadza się we fluidyzatorze.

 

Schemat fluidyzatora:
1 - pojemnik, 2 - dno lite, 3 - dno porowate, 4 - zawór, 5 - złoze fluidalne, 6 - przedmiot, na który nanosi się tworzywo

 

Typowy fluidyzator składa się z pojemnika, w którym znajduje się stosunkowo nieduża ilość tworzywa w postaci proszku z ziarnami o rozmiarach od 50 do 250 µ m, poprzez dno doprowadza się do pojemnika pod małym ciśnieniem gaz. Ciśnienie i ilość gazu regulowane są zaworem (4). Powstaje w ten sposób złoże fluidalne. Jako gaz fluidyzujący stosuje się najczęściej powietrze, w niektórych jednak przypadkach nanoszenia powłok z tworzyw stosun­kowo łatwo ulegających utlenianiu można używać azotu lub dwutlenku węgla. Złoże fluidalne powstaje wtedy, gdy siła ciężkości P1 proszku tworzywa zrówna się z siłą parcia P2 gazu na jego powierzchnię. Siły te wyraża się wzorami:

 

P1=(pcz-p) g A h (1-e)

Oraz

P2 = A Deltap = Całka (A (h (1-epsilon) / dz epsilon^3) v0^2p

A - pole powierzchni przekroju poprzecznego fluidyzatora
pcz - gęstość cząstek tworzywa
p - gęstość cząstek gazu
h - wysokość nasypanego proszku
v0 - prędkość przepływu gazu odniesiona do pustego fluidyzatora
g - przyspieszenie ziemskie
e - porowatość nasypanego proszku
f - współczynnik oporu

W celu zapewnienia jednorodnej powłoki o dobrej jakości przedmiot po wyprowadzeniu z fluidyzatora powtórnie nagrzewa się w podobnej komorze lub tunelu grzejnym do temperatury topnienia tworzywa. Na proces nanoszenia fluidyzacyjnego wpływają następujące ważniejsze czynniki:
a) właściwości przedmiotu: temperatura nagrzania, ciepło właściwe, współczynnik przewodzenia ciepła, gęstość, kształt i wymiary, stan warstwy wierzchniej, zwłaszcza powierzchni;
b) właściwości tworzywa: temperatura topnienia, ciepło właściwe, współczynnik przewodzenia ciepła, gęstość, kształt i wymiar cząstek;
c) właściwości dna porowatego: kształt i wymiary porów, równomierność rozmieszczenia porów, stan powierzchni porów;
d) właściwości gazu: gęstość, lepkość, prędkość przepływu, temperatura, wilgo­tność;
e) technika nanoszenia: czas przetrzymania przedmiotu w złożu, czyli czas na­noszenia, temperatura otoczenia, ruchy przedmiotu w złożu.

Większość tych czynników jest ustalona dla danego rodzaju materiału przedmiotu, sposobu przygotowania powierzchni i rodzaju użytego tworzywa, jak również rozwiązania konstrukcyjnego przedmiotu. Niektóre czynniki są zdeterminowane cechami konstrukcyjnymi fluidyzatora oraz urządzeń z nim współpracujących. Do parametrów nanoszenia zalicza się głównie:
- temperaturę przedmiotu w momencie wprowadzania do złoża
- temperaturę gazu
- czas nanoszenia

Temperatura przedmiotu musi być wyższa od temperatury topnienia tworzywa i zależy od właściwości cieplnych i rozwiązania konstrukcyjnego przedmiotu. Temperatura gazu wynosi na ogół 20 - 30 °C. Czas nanoszenia ma zasadniczy wpływ na grubość powłoki, ale do pewnej wartości po przekroczeniu której zwiększanie czasu nie powoduje pogrubienia powłoki.