Химия и химическая технология/

Фундаментальные проблемы создания новых материалов

Берегова О.М., Колтунова Л.Н.

Одеська національна академія харчових технологій (ОНАХТ), м. Одеса

ДО ПИТАННЯ ЩОДО НАНЕСЕННЯ ВАКУУМНИХ ПОКРИТТІВ В УСТАНОВКАХ ПІВНЕПЕРЕРВНОЇ ДІЇ

При нанесенні захисних та функціональних покриттів конденсаційними методами [1, 2] в установках неперервної та півнеперервної дії важливим моментом є правильний вибір конструкції випарного пристрою. Умови роботи випарного пристрою в установках даного типу надзвичайно складні: висока температура, фізико-хімічна дія розплаву, термомеханічні напруги, що виникають при подачі відносно холодної речовини (випару) на робочу поверхню випарного елемента. Тому випарний елемент може працювати лише обмежений час і, як правило, виготовляється у вигляді деталі, яка спрацьовується і замінюється. Конструктивно випарні пристрої виконуються у різноманітних модифікаціях [3] в залежності від властивостей матеріалу, що випаровується, фізичних та термомеханічних характеристик матеріалів, які металізуються, режимів роботи вакуумних установок тощо.

Досить широко установки неперервної та півнеперервної дії використовуються при металізації рулонних матеріалів. Для високої продуктивності таких процесів необхідною умовою є тривале випаровування речовини, що утворює покриття (випару). Найбільш поширеним способом тривалого випаровування є метод подачі випару на розжарену поверхню випарного пристрою. Такі випарники повинні мати спеціальний пристрій для подачі випару і його розподілу по поверхні випарного елемента.

Рулонні матеріали перспективні для упаковки харчових продуктів. Упаковка повинна не тільки захищати продукти від механічних, кліматичних та інших впливів, але й мати привабливий вигляд. Крім того, найважливішою є умова того, щоб матеріал упаковки був дозволений до контактування з харчовими продуктами. Основні проблеми сучасної упаковки харчових продуктів розглянуто в роботах [4, 5].

Важливою речовиною для пакувальних матеріалів харчових продуктів є алюміній. При вакуумній металізації шар алюмінію наноситься безпосередньо на поверхню рулонного матеріалу (наприклад, полімерної плівки), який рухається над випарником.

Метою даної роботи є підвищення надійності роботи і спрощення конструкції випарника при нанесенні покриття на рулонний матеріал у вакуумних установках півнеперервної дії. Цикл роботи таких установок: завантаження рулону в вакуумну камеру, створення вакууму, нанесення покриття, впуск пові

тря, вивантаження рулону.

На рис.1 наведено кінематичну схему пристрою. Суцільними лініями показано здвоєний шарнірний паралелограм з механізмами подачі випару у нейтральному положенні пристрою. На рис.2 показано механізм подачі випару у розрізу.

Пристрій містить чотири випарних елемента 1-4 . Поздовжні вісі цих елементів перпендикулярні напряму руху тримача підкладки з металізуємою плівкою. На шатунах 5 і 6 здвоєного шарнірного паралелограма укріплено (з можливістю обертання навколо своєї осі) механізми подачі 7 і 8. Ці механізми складаються з бобіни 9 , на яку намотано стрічку 10 з матеріалу випару ; напрямного 11 , провідного 12 і притискувальних (по краях стрічки) 13 роликів; притискувального важеля 14 і двох напрямних пластин 15.

Здвоєний шарнірний паралелограм забезпечує пересування механізмів 7 і 8 подачі по черзі до пари випарних елементів 1,4 або 2,3 , а також паралельність напрямляючих пластин 15 механізмів 7 і 8 подачі поздовжнім осям випарних елементів 1-4.

Потрібні позиції механізмів подачі 7,8 відносно випарних елементів 1-4 досягаються за допомогою двох упорів 16 і 17 і датчика 18 положення кривошипа 19.

Пристрій працює наступним чином. Після розігріву випарних елементів 1-4 до робочої температури вмикається електродвигун, а кривошип 19 повертається (наприклад, за годинниковою стрілкою) і доходить до упора 16. При цьому напрямні пластини 15 механізмів 7,8 подачі випарної стрічки опиняються над випарними елементами 1 і 4 (див. пунктирні лінії на рис.1) і залишаються над ними протягом певного часу. Далі вимикається подача випарної стрічки, а кривошип 19 вертається у нейтральне положення механізмів подачі. У наступному циклі роботи поворот кривошипа 19 відбувається в протилежному вказаному вище напрямку, і випарна стрічка подається на другу пару випарних елементів (2 і 3).

Вказаний пристрій при нанесенні тонкої плівки на рулонний матеріал у вакуумних установках півнеперервної дії запобігає виникненню аварійної ситуації при перегріванні механізму подачі випару і дозволяє без додаткового охолодження підвищити надійність роботи випарника. Підвищення надійності роботи випарника збільшує кількість випару, що випаровується в одному циклі роботи вакуумної установки, і підвищує її продуктивність.

Зменшення необхідної кількості охолоджуючих екранів спрощує внутрішнє оснащення вакуумної камери і полегшує обслуговування вакуумної установки.

Розглянуто один із варіантів нанесення вакуумних покриттів на рулонний матеріал у напівнеперервному процесі. Запропоновано ввести дві пари випарних елементів, які працюють по черзі, а також здвоєний шарнірний паралелограм для пересування механізмів подачі стрічкового випару до розжареної поверхні випарних елементів.

Робота пар випарних елементів по черзі запобігає перегріванню механізму подачі випару без додаткового охолодження, що спрощує внутрішнє оснащення вакуумної камери.

Розглянутий варіант нанесення покриттів на рулонні матеріали дозволяє збільшити кількість випару, що випаровується в одному циклі роботи вакуумної установки.

Література

1. Ройх И.Л., Колтунова Л.Н., Федосов С.Н. Нанесение защитных покрытий в вакууме. – М: Машиностроение. – 1976.–368 с.

2. Костржицкий А.И., Лебединский О.В. Многокомпонентные вакуумные покрытия.– М.: Машиностроение, 1987.– 208 с.

3. Справочник оператора установок по нанесению покрытий в вакууме /А.И.Костржицкий, В.Ф.Карпов и др.– М.: Машиностроение, 1991. – 176 с.

4. Соколов О.Д., Слободанюк О.М. Матеріалознавчі проблеми харчового обладнання та упаковки. Наукові праці ОНАХТ, вип. 22, 2001, с. 195-198.

5. Соколов О.Д., Шофул І.І. Матеріалознавчі та екологічні питання створення і використання сучасної упаковки харчових продуктів. Наукові праці ОНАХТ, вип. 25, 2003, с. 178-184.