DE1277080B

DE1277080B - Verfahren zur elektrostatischen Zerstaeubung von Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1277080B
Application number: DEA50511A
Authority: DE
Inventors: Dr Otto Koch; Dipl-Phys Walter Simm
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1965-10-15
Filing date: 1965-10-15
Publication date: 1968-09-05
Also published as: CH450922A; BE688069A; GB1143839A; NL6613561A; US3608821A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B44d

Deutsche Kl.: 75 c-3

Nummer: 1277 080

Aktenzeichen: P 12 77 080.8-45 (A 50511)

Anmeldetag: 15. Oktober 1965

Auslegetag: 5. September 1968

Die elektrostatische Zerstäubung von Flüssigkeiten ist aus der Lackspritztechnik bekannt, in der unter anderem Verfahren angewandt werden, nach denen Lacke ohne Zuhilfenahme von Druckluft ausschließlich durch die zerstäubende Wirkung starker, elektrischer Felder versprüht und auf leitfähigen Gegenständen niedergeschlagen werden. Beim elektrostatischen Lackspritzen kommt es im wesentlichen auf eine wirtschaftliche Zerstäubung und Abscheidung großer Lackmengen an. Bemerkenswert ist, daß nicht alle Kombinationen von Pigmenten und Lösungsmitteln elektrisch versprühbar sind, sondern daß bestimmte Bedingungen bezüglich der elektrischen Lackeigenschaften erfüllt sein müssen. Dazu gehört in erster Linie ein bestimmter Bereich der elektrischen Leitfähigkeit, der nach oben im allgemeinen durch den Wert 10"⁶OhIn-¹Cm"¹ begrenzt ist.

Die elektrostatische Zerstäubung von Farbstofflösungen und Farbpigmentdispersionen zur Entwick- ao lung latenter elektrischer Bilder nach elektrophotographischen Verfahren ist in den deutschen Patentschriften 1164 829 und 1172 955 beschrieben. Bei dieser Verwendung der elektrisch geladenen Farbaerosole zur Bildentwicklung kommt es entscheidend auf die Tropfengröße und die Art der Tropfenaufladung an. Dazu sind besondere Elektrodenanordnungen, bestimmte Leitfähigkeitsbereiche für relativ hohe elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeiten und bestimmte elektrische Feldverteilungen und Feldstärken erforderlich. Diese Verfahren arbeiten in einem kritischen Gebiet derZerstäubbarkeit, wenn für die Negativ-Positiv-Entwicklung negativ geladene Aerosole benötigt werden, wobei die Farbflüssigkeit Leitfähigkeiten über 10~⁵ Ohm-¹ cm"¹ besitzen. Solche Flüssigkeiten lassen sich in der Regel nicht mehr negativ zerstäuben. Auch die Positivzerstäubung wird im leitfähigen Gebiet schwierig, weil dann leicht störende Koronaentladungen an den Zerstäubungselektroden auftreten, die den Zerstäubungsvorgang stark beeinträchtigen oder sogar unterbinden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Zerstäubungsverfahren zu entwickeln, durch die Flüssigkeiten, deren elektrische Leitfähigkeit über 10-⁵OhOi-¹Cm-¹ liegt, sowohl negativ als auch positiv elektrostatisch zerstäubt werden können.

Eine weitere Aufgabe ist die Verbesserung der Betriebssicherheit elektrostatischer Zerstäubungsvorrichtungen.

Es wurde nun ein Verfahren zur elektrostatischen Zerstäubung von Flüssigkeiten mit Leitfähigkeiten Verfahren zur elektrostatischen Zerstäubung
von Flüssigkeiten

Anmelder:

Agfa-Gevaert Aktiengesellschaft,

5090 Leverkusen

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Phys. Walter Simm,

Dr. Otto Koch, 5090 Leverkusen

im Bereich zwischen 10~⁸ und 1O
für insbesondere die Bildentwicklung nach elektrophotographischen Verfahren gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Flüssigkeiten mit einer Zerstäubungselektrode versprüht werden, die von einem Gas oder einem Gasgemisch oder einem Dampf oder einem Dampfgemisch umgeben ist, dessen elektrische Durchschlagsfestigkeit größer ist als 35 kV/cm.

Charakteristisch an diesem Verfahren ist die Verwendung einer Gasatmosphäre, mit der die Zerstäubungselektrode umgeben wird, und deren elektrische Durchschlagsfestigkeit größer als die von Luft bei einem Luftdruck von 760 Torr ist. Die Durchschlagsfestigkeit, gemessen mit ebenen Elektroden bei 1 cm Abstand, soll vorzugsweise mindestens 35 kV/cm betragen.

Auf diese Weise können Flüssigkeiten mit Leitfähigkeiten aus dem oben angegebenen Bereich mit einfachen Elektrodenausführungen und unter Normaldruck mit hoher Betriebssicherheit sowohl positiv als auch negativ zerstäubt werden. Für die elektrophotographische Entwicklung ist hierbei die durch das erfindungsgemäße Verfahren gegebene Möglichkeit der Zerstäubung von Flüssigkeiten mit Leitfähigkeiten aus dem Bereich zwischen 10~⁶ und 10~³ Ohm"¹ cm"¹ besonders interessant.

Geeignete Gase sind vorzugsweise halogenierte, insbesondere chlorierte und fluorierte kurzkettige aliphatische Verbindungen mit vorzugsweise nicht mehr als 3 C-Atomen, insbesondere die als Treibmittel für Sprühdosen bekannten sogenannten Frigene, wie CCL₃F, C₂Cl₂F₄, C₂Cl₃F₃, CCl₂F₂, CClF₃ usw.

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Besonders geeignet sind auch niedrigsiedende anorga- Von den aliphatischen Chlor-Fluor-Verbindungen

nische Halogenverbindungen, insbesondere Fluorver- sind solche mit geringem Chlorgehalt und hohem bindungen wie SF₆. Als geeignete Dämpfe mit hoher Fluorgehalt, wie CCl₂F₂ und CCIF₃, wegen ihrer elektrischer Durchschlagsfestigkeit ist z. B. CCl₄ zu geringen Toxizität und der allgemeinen Nichtbrennnennen. Unter der Einwirkung solcher Gase wird die 5 barkeit besonders geeignet. Ebenso ist Schwefel-Ausbildung einer Koronaentladung an den Zer- hexafluorid nicht giftig und wegen der besonders stäubungselektroden weitgehend unterdrückt, so daß hohen Durchschlagsfestigkeit sehr gut verwendbar, sich ein starkes, zeitlich konstantes elektrisches Feld Eine geeignete Zerstäubungselektrode für das

für die Zerstäubung der Flüssigkeit ausbilden kann. Lackieren von beliebigen metallischen Gegenständen Die Konzentration des zusätzlichen Gases in der io mittels elektrostatischer Zerstäubung ist in Fig. 1 die Zerstäubungselektrode umgebenden Luftatmo- schematisch dargestellt. Das die eigentliche Elektrode sphäre kann innerhalb weiter Grenzen schwanken. darstellende Rohr 1, das am oberen Ende, von dem Sie wird bestimmt durch die gewünschte Durch- aus die Flüssigkeit zerstäubt wird, vorzugsweise mit Schlagsfestigkeit der die Zerstäubungselektrode um- scharfen Kanten, z. B. durch eine trichterförmige Ergebenden Gasatmophäre. Die erforderliche Durch- 15 Weiterung des Elektrodenrandes, versehen ist und Schlagsfestigkeit kann abhängen von den elektrischen gegebenenfalls um seine Längsachse drehbar ange-Eigenschaften der zu zerstäubenden Flüssigkeit. Die ordnet ist, ist von einem Rohr 2, z. B. aus Kunststoff, Konzentration des Zusatzgases ist ferner in gewissen umgeben, durch das das zusätzliche Gas eingeführt Grenzen abhängig von dem Feuchtigkeitsgrad der wird. An der Sprühseite der Elektrode besitzt dieses Luft und selbstverständlich von der eigenen Durch- 20 Rohr einen offenen Ringspalt 3, durch den das Gas Schlagsfestigkeit. Je nach den Bedingungen genügen mit der höheren Durchschlagsfestigkeit entweicht und zur Erreichung von den oben angegebenen Durch- dabei die unmittelbare Umgebung des Elektrodenschalgsfestigkeiten Zusatzmengen von etwa 5 bis randes umspült.

50 Volumprozent. Im allgemeinen werden die ge- Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgewünschten Bedingungen durch Konzentrationen von 25 mäßen Verfahrens zur Entwicklung elektrostatischer etwa 20 bis 50% erreicht. Es ist selbstverständlich, Bilder ist in der Fig.2 schematisch dargestellt. Die daß den zugesetzten Konzentrationen nach oben das latente elektrische Bild tragende elektrophotokeine Grenze gesetzt ist, da das Verfahren natürlich graphische Schicht 4 wird mit der Unterlage auf einer besonders gut in der reinen Gasatmosphäre des Gases geerdeten Metallplatte 5 befestigt. Vor der photoleitmit der hohen Durchschlagsfestigkeit durchgeführt 30 fähigen Schicht ist ein in einem Metallrahmen 6 gewerden kann. Andererseits sind aus wirtschaftlichen spanntes Drahtsieb 7 angeordnet, das elektrisch mit Gründen den zuzusetzenden Konzentrationen Gren- einer Spannungsquelle in Verbindung steht. Der zen gesetzt. Für den durchschnittlichen Fachmann ist Rahmen ist auf einem Kunststoffgehäuse 8 befestigt, es ohne Schwierigkeiten möglich, den für den jewei- in dem sich das zusätzliche Gas mit der hohen elekligen Zerstäubungsprozeß optimalen Volumanteil des 35 irischen Durchschlagsfestigkeit befindet. Durch die zusätzlichen Gases zu ermitteln. Stärke des Gasstromes, der durch die Öffnung 9 in

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es ledig- das Kunststoffgehäuse eintritt, wird die gewünschte lieh erforderlich, daß die unmittelbare Umgebung der Gaskonzentration des zustäzlichen Gases in dem Zerstäubungselektrode eine Durchschlagsfestigkeit in Elektrodenraum bestimmt und aufrechterhalten, dem oben angegebenen Bereich besitzt. Es genügt 40 Durch die Öffnung 10 können die überschüssigen hierbei, daß die Atmosphäre mit hoher Durchschlags- Gase entweichen. In diese Auslaßöffnung ragt die festigkeit nicht weiter als bis zu einem Abstand von Zerstäubungselektrode 11 in das Kunststoffgehäuse . etwa 5 cm um die Zerstäubungselektrode aufrecht- hinein. Die Zerstäubungselektrode wird in bekannter erhalten wird. Hierdurch wird das erfindungsgemäße Weise von außen von der farbigen Entwicklungs-Verfahren apparativ relativ leicht durchführbar, da 45 flüssigkeit gespeist. Die Elektrode selbst kann in bedie üblichen zusätzlichen Vorrichtungen, die bei einer kannter Weise ausgeführt sein, elektrostatischen Zerstäubung, insbesondere bei der

Anwendung der elektrostatischen Zerstäubung für Beispiel 1

die Entwicklung latenter elektrostatischer Bilder mit- Ein metallischer Gegenstand wird elektrostatisch

tels Farbaerosole erforderlich sind, wo die Anwen- 50 mit einer Farbpigmentdispersion mit einer elektridung von Gegenelektroden oder Auffangelektroden sehen Leitfähigkeit von 5 · 10~⁵ Ohm"¹ cm"¹ übergenauso frei wählbar ist, wie bei der normalen elek- zogen. Hierzu wird der metallische Gegenstand an trostatischen Zerstäubung in Luft. Erdpotential gelegt. Die Lackierung erfolgt mit einer

Dieses Verfahren ist auf alle elektrostatischen Zer- Zerstäubungselektrode gemäß F i g. 1. Dabei erhält stäubungsverfahren anwendbar, besondere Vorteile 55 die Zerstäubungselektrode 1 aus einer Hochspanbietet es aber bei der Zerstäubung von Farbflüssig- nungsquelle das Potential — 50 kV. Als zusätzliches keiten für die Bildentwicklung nach elektrophoto- Gas wird durch das die Elektrode umgebende Kunstgraphischen Verfahren. Auf den im Normalfall be- stoffröhrchen 2 Schwefelhexafluorid geleitet, nutzten photoleitfähigen _ Schichten, die aus einem Die Zerstäubung ist außerordentlich gleichmäßig

Zinkoxid-Bindemittelgemisch bestehen, sind damit 60 und betriebssicher auch bei hohen Spannungen. Dabeide Entwicklungsarten, die Negativ-Positiv-Ent- durch erreicht man die Zerstäubung relativ großer wicklung und die Positiv-Positiv-Entwicklung mit Flüssigkeitsmengen in der Zeiteinheit, geeigneten Farbstofflösungen und -dispersionen hoher

Leitfähigkeit möglich. Da die Tropfengröße des elek- Beispiel 2

trostatischen Farbaerosols mit zunehmender Leit- 65 Eine photoleitfähige Schicht, die aus Zinkoxid als fähigkeit der Flüssigkeit abnimmt, kann damit bei der photoleitfähige Substanz und einem isolierenden SiIi-Bildentwicklung eine entscheidende Verbesserung conharz (z.B. einen Phenylmethylpolyharz) als durch höhere optische Auflösung erzielt werden. Bindemittel besteht, wird auf eine leitfähige Unter-

lage aufgetragen. Die photoleitfähige Schicht wird üblicherweise negativ aufgeladen und bildmäßig durch eine negative Vorlage belichtet. Man erhält ein elektrostatisches Ladungsbild.

Die Entwicklung mittels eines Flüssigkeitsaerosols wird mit der in F i g. 2 dargestellten Apparatur durchgeführt. Das Drahtsieb 7 erhält ein Potential von —200 V. Die Zerstäubungselektrode 11 ist mit einer Hochspannungsquelle verbunden und erhält das Potential — 35 kV. Als zusätzliches Gas wird durch die öffnung 6 Dichlor-difluormethan geleitet. Der Zustrom wird so eingerichtet, daß die Konzentration des zusätzlichen Gases etwa 20 bis 50 Volumprozent beträgt. Die Entwicklungsflüssigkeit hat die folgende Zusammensetzung:

30% Astraneufuchsin konzentriert (Schultz-Farbstofftabellen, 7. Auflage, Nr. 782),
70% Benzylalkohol.

Die Leitfähigkeit beträgt 3-10-⁴OmXi-¹Cm-¹. Die Sprühdauer beträgt etwa 10 Sekunden.

Man erhält ein positives Bild der negativen Vorlage.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektrostatischen Zerstäubung von Flüssigkeiten mit Leitfähigkeiten im Bereich zwischen 10~⁸ und 10~³Ohm-¹ cm"¹, insbesondere für die Bildentwicklung nach elektrophotographischen Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeiten mit einer Zerstäubungselektrode versprüht werden, die von einem Gas oder einem Gasgemisch oder einem Dampf oder einem Dampfgemisch umgeben ist, dessen elektrische Durchschlagsfestigkeit größer ist als 35 kV/cm.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas hoher Durchschlagsfestigkeit aliphatische Fluor-Chlor-Verbindungen verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas hoher Durchschlagsfestigkeit Schwefelhexafluorid verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1199 167.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen