DE1790220A1

DE1790220A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung einer Materialoberflaeche

Info

Publication number: DE1790220A1
Application number: DE19681790220
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl-Chem Dr Busch; Heinz Dr Kraemer; Erwin Dr Lind; Dieter Dr Messner
Original assignee: Kalle GmbH and Co KG
Current assignee: Kalle GmbH and Co KG
Priority date: 1968-09-30
Filing date: 1968-09-30
Publication date: 1972-01-20
Also published as: BE739548A; CH522439A; GB1278432A; NL6914263A; US3697303A; FR2019208A1; AT301721B; DE1790220C3; DE1790220B2; SE365984B

Description

KALLEAKTIENGESELLSGHAFT Unsere Zeichen Tag Blatt

P 17 90 220.4-34 PP-Dr.Kn-df 12. März 1970

Beschreibung Nr. 2 . K 1851/Gbm 389¹

Beschreibung
zur Anmeldung der

KALLE AKTIENGESELLSCHAPT Wiesbaden-Biebrich

für ein Patent auf

Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung einer Materialoberfläche

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung einer Materialoberfläche mit einer elektrisch leitenden, halb- oder nichtleitenden Substanz. Sie betrifft auch, eine Vorrichtung zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens.

Bei den bekannten Beschichtungsverfahren wird die auf die Materialoberfläche aufzubringende Substanz durch Eintauchen des Materials in eine Dispersion bzw. in eine Streichlösung angetragen. Die Egalisierung der Schicht und die Einstellung der gewünschten Schichtdicke erfolgen nach verschiedenen Methoden. Es seien zum Beispiel die Streichverfahren mit Bürsten-, Verreibwalzen-, Rakel- oder Luftbürstenegalisierung

genannt. 109884/1459

Neue Unterlagen (Art. 7 § vAbs. 2 NM sau 3 d» Änderungeeefc v. 4.9.

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Ferner existieren Streichverfahren mit Glättung der Schicht durch hochglänzende Gegenflächen im Kontaktverfahren.

Auch das Antragssystem kann dahingehend modifiziert werden, daß nicht die Folienbahn selbst in die Streiehdispersion eintaucht, sondern diese durch eine oder mehrere Antragswalzen auf das Material bzw. die Materialbahn übertragen wird.

Infolge der angewendeten Abstreifmethoden werden die erzeugten Oberflächenschichten relativ ungleichmäßig und sind häufig von streifiger Struktur.

Neben diesen rein mechanischen Beschichtungen werden neuerdings .in steigendem Maße elektrostatische bzw. elektrophoretisch^ Streich- und Lackierverfahren eingesetzt. Bei der elektrostatischen Lackzerstäubung wird das anzutragende Material in feinster Verteilung unter dem Einfluß einer hohen Gleichspannung etwa aus dem Spalt eines Hohlkörpers versprüht und auf dem Trägermaterial als gleichmäßige Schicht niedergeschlagen. Dieses Verfahren ist auf Trägermaterialien aus elektrisch bzw. aus elektrostatisch leitfähigen Werkstoffen beschränkt. Nachteilig ist ferner die relativ hohe Arbeitsspannung von etwa 100 bis 150 kV.

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Die bekannte elektrophoretische Lackierung beruht auf einer Wanderung elektrisch geladener Lack- oder Pigmentteilchen in einer Flüssigkeit unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes. Es lassen sich hierbei nur solche Materialien elektrophoretisch beschichten, die eine gleichmäßige elektrische Leitfähigkeit an ihrer Oberfläche aufweisen. Das Verfahren ist demnach auf metallische Werkstoffe beschränkt, sofern mit niederen Gleichspannungen zwischen 50 und 150 Volt gearbeitet wird. Nichtleitende oder halbleitende Materialien lassen sich auf diese Weise nur beschichten, wenn sehr viel höhere Spannungen, etwa 100 kV, verwendet werden.

Für die elektrophoretische Beschichtung kommen nur wäßrige dispergierte Emulsionssysteme oder Lösungen in Betracht. Der spezifische Widerstand des Elektrophoresebads muß verhältnis-

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mäßig niedere Werte, etwa 10 bis IQ^ Ohm'cm, aufweisen. Nachteilig sind vor allem die erforderlichen hohen Stromdichten von etwa 20 bis 40 Ampere/m², die besondere Elektrodenkonstruktionen und Kühlsysteme des Gleichrichters notwendig machen.

Es war Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Beschichtung einer Materialoberfläche zu entwickeln, das die beschriebenen Nachteile vermeidet und eine breite Anwendungsmöglichkeit für eine elektrisch leitende, halb-

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oder nichtleitende Substanz als Beschichtungsmaterial und für hochisolierendes wie auch nichtisolierendes Trägermaterial unter vereinfachten Verfahrensbedingungen bietet.

Die Aufgabe wird durch das vorliegende Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man entweder hochisolierendes oder hochisoliert gelagertes Trägermaterial definiert entlädt und anschließend, im engen Kontakt mit einer elektrisch leitenden Unterlage, die Materialoberfläche mittels Gleichspannungscorona auflädt und mit der in einer isolierenden Flüssigkeit dispergierten Substanz in einem Bereich homogener Feldverteilung beschichtet. Das hochisolierende Trägermaterial oder die Isolation besitzt dabei einen Oberflächenwiderstand (gemessen nach DIN 53482) von^lO Ohm. Das Verfahren kann dabei diskontinuierlich, beispielsweise mit plattenförmigen! Material, im Taktverfahren oder aber vollkontinuierlich, beispielsweise mit von Rollen ablaufenden Folienbahnen durchgeführt werden. Die Taktzeiten bzw. die Abzugsgeschwindigkeiten der Bahnen sind von den erforderlichen Entladungszeiten, von der entsprechend der gewünschten Schichtstärke einzustellenden Aufladungsintensität (Zeit χ Stärke der Corona) sowie weitgehend von der Konzentration des Beschichtungsmittels abhängig.

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Die Aufladung kann im Falle des hochisolierenden oder hochisoliert gelagerten Materials auch so erfolgen, daß lediglich bestimmte Bereiche der Trägermaterialoberfläche homogen aufgeladen werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man vor der Aufladung eine Maske, die bestimmte Aussparungen, beispielsweise in Form von figürlichen Darstellungen, Schriftzeichen und Ähnlichem, enthält, über das Trägermaterial legt. So erhält man beispielsweise bei Verwendung einer Maske mit streifenförmigen Aussparungen eine streifenförmige Aufladung und damit eine streifenförmige Beschichtung. Dies ist schematisch in Abbildung 2 angedeutet. Bei der taktweisen und vollkontinuierlichen Durchführung des Verfahrens ergeben sich beim Arbeiten mit Masken verschiedene Möglichkeiten. So kann das Trägermaterial an einer feststehenden Maske, die lochförmige Aussparungen aufweist, vorbeigeführt werden, wenn beispielsweise eine streifenförmige Beladung gewünscht wird. In manchen Fällen hat es sich jedoch auch als zweckmäßig erwiesen, die Masken zusammen im Takt oder mit den ablaufenden Bahnen mitzubewegen. Bei synchroner Geschwindigkeit können hierbei die verschiedenartigsten Maskenbilder sehr scharf auf das Trägermaterial übertragen werden. Abbildung 8 zeigt schematisch eine synchron mit der Folienbahn umlaufende Maske 11.

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Als Beschichtungsmaterialien kommen in isolierenden Flüssigkeiten dispergierte Substanzen in Frage, welche sowohl elektrisch leitende Pigmente wie Ruß, Graphit oder Metallpigmente als auch elektrisch halb- oder nichtleitende Substanzen wie Metalloxide, Farbpigmente oder dergleichen sein können.

A Als zu beschichtende hochisolierende Trägermaterialien kommen alle flächigen Gebilde wie Folien, Platten oder dergleichen der verschiedensten Materialien in Betracht. Bevorzugt werden Folien aus Kunststoffen wie Polyester, Polyolefine, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyamid, PoIycarbonat, deren Copolymeren oder deren Polymerisatmischungen oder aus Cellulosederivaten sowie aus den genannten Kunststoffen hergestellte Verbundfolien oder mit Laoküberzügen versehene Folien verwendet. Es werden auch flächige Gebilde aus Materialien mit einem Oberflächenwxderstand

^ von unter 10*2 Qhm nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet, sofern hochisolierte Lagerung gewährleistet ist. Solche Materialien sind beispielsweise Zellglas, Papier, Glas oder Metall.

Als isolierende Flüssigkeiten sind solche geeignet, die einen spezifischen Widerstand von 10 Io 0hm«cm besitzen.

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Es werden zum Beispiel niedrigviskose Mineralöle, halogenierte Kohlenwasserstoffe, cyclische aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe oder deren Mischungen miteinander verwendet. Bevorzugt werden flüssige hochsiedende aliphatische Kohlenwasserstoffe eingesetzt.

Die Entladung des Trägermaterials wird mit Luft ionisierenden Mitteln wie beispielsweise radioaktiven Isotopen, etwa Polonium-210, vorgenommen. Bevorzugt wendet man hierzu jedoch eine Wechselspannungscorona an.

Die Erfindung beruht auf der Eigenschaft hochisolierender oder hochisoliert gelagerter flächiger Materialien, oberflächlich aufgebrachte elektrostatische Ladungen über längere Zeit zu halten. Beim Eintauchen des aufgeladenen Trägermaterials in ein Beschichtungsbad hohen elektrischen Widerstandes werden die in diesem befindlichen dispergierten Partikel, die eine Aufladung entgegengesetzter Polarität tragen, von dem zu beschichtenden Material angezogen und auf dessen Oberfläche niedergeschlagen. Dadurch entsteht auf dem Trägermaterial eine Schicht, deren Dicke im wesentlichen von der Aufladehöhe des Trägermaterials abhängt. Die ursprünglich vorhandene Ladungsverteilung auf dem Trägermaterial spiegelt sich in einer entsprechenden Dickenverteilung der

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niedergeschlagenen Schicht wieder.

Insbesondere läßt sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine gleichmäßige Schicht hoher Dickenkonstanz dadurch erzeugen, daß das zu beschichtende Material mit einer homogenen Oberflächenladung versehen wird.

φ Beim taktweisen oder vollkontinuierlichen Vorbeiführen des Trägermaterials an der Aufladungsvorrichtung ist es jedoch auch möglich, die Aufladungsintensität zu verändern, wodurch unterschiedliche Aufladungshöhen und somit beeinflußbar
abgestufte Schichtstärken aufgebracht werden können.

In Abbildung 1 sind Ladungsprofile dargestellt, die bei
unterschiedlichen Betriebsspannungen der Gleiehspannungscorona auf einer Polyesterfolie der Dicke 50 ,u erhalten
wurden. Sie weisen die homogene Ladungsverteilung als kon-

^ stantes Plateau auf.

Hochisolierende Materialien, zum Beispiel Kunststoffolien, tragen normalerweise stets statische Aufladungen mit sich, die von den zahlreichen Berührungs- und Trennvorgängen bei der Produktion, Weiterverarbeitung und Handhabung der betreffenden Materialien herrühren. Diese inhomogenen und unbeabsichtigten Aufladungen, die sowohl hinsichtlich der Ladungs-

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höhe als auch der Polarität von Ort zu Ort stark schwanken können, werden zunächst mit Hilfe bekannter Entladungsverfahren beseitigt. Dies geschieht vorzugsweise durch Hochspannungsionisatoren, die mit Wechselstrom betrieben werden.

Die zu entladenden flächigen Trägermaterialien werden in einem Abstand von 1 bis 2 cm an der erforderlichen Anzahl von Ionisatoren vorbeigeführt j wodurch eine völlige Entladung des betreffenden Materials bewirkt wird. Der so erreichte Entladungszustand kann mit Hilfe eines feinauflösenden Sondenmeßgerätes gemäß deutscher Patentanmeldung P l4 66; .738.0 kontrolliert werden. Im Anschluß an die Entladung des zu beschichtenden Materials erfolgt die Aufladung desselben, die mittels einer Gleiehspannungscoronaentladung vorgenommen wird. Die Aufladehöhe hängt hierbei vor allem von folgenden Parametern ab: Betriebsspannung der Coronaentladung, die im allgemeinen zwischen 5 und 15 kV liegt, Abstand der Corona vom aufzuladenden Material, der zwischen einigen Millimetern und etwa einem Zentimeter beträgt, und Dicke des aufzuladenden Materials sowie beim taktweisen und vollkontinuierlichen Verfahren von der Geschwindigkeit, mit der das Trägermaterial durch die Aufladungszone hindurchgeführt wird. Die Aufladehöhe kann höchstens gleich der durch die Durchbruchsfeldstärke der Luft bestimmten Grenzaufladung sein. Diese beträgt ca. 2.7·1Ο"5 Coulomb/m². Unterhalb dieses Wertes läßt sich die

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Aufladehöhe durch Variation der genannten Parameter in beliebiger Weise einstellen. Die Homogenität der aufgebrachten Ladungsverteilung wird wiederum mit Hilfe einer feinauflösenden Meßsonde kontrolliert.

Man kann die Trägermaterialoberfläche sowohl positiv als auch negativ aufladen. Erfindungsgemäß wird die Oberfläche w bevorzugt negativ aufgeladen.

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Bei Oberflächenwiderstandswerten } 10 Ohm des Trägermaterials

erfolgt der natürliche Schwund der Aufladung bereits so langsam, daß zwischen den rasch aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten der Aufladung und der Beschichtung in der Badflüssigkeit keine merkliche Entladung eintritt. Die Beschichtung braucht deshalb auch nicht notwendigerweise sofort im Anschluß an die Aufladung erfolgen sondern kann unter Berück-A sichtigung des Aufladungsschwundes auch zu einem späteren Zeitpunkt vorgenommen werden.

Nach erfolgter Beschichtung wird das Trägermaterial dem Bad entnommen und getrocknet. Eine ausreichende Haftung der elektrostatisch aufgebrachten Schicht auf dem Trägermaterial wird durch Vortrocknung in Luft, Einwirkung von flüssigen oder gasförmigen Lösungsmitteln sowie Nachtrocknung bei höherer Temperatur erreicht, wobei die Trocknungs- und

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Fixierbedingungen jeweils vom Beschichtungs- und Trägermaterial abhängen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist den bekannten in wesentlichen Punkten überlegen. Während die elektrophoretische Beschichtung bei hohen elektrischen Widerstandswerten des Trägermaterials nur sehr schwierig durchführbar ist bzw. völlig versagt, sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hohe Werte des Oberflächenwiderstandes notwendig. Aus diesem Grunde sind auch, sollen Werkstoffe mit Oberflächenwiderständen ^ 10^2 Ohm beschichtet werden, diese hochisoliert zu lagern. Ein weiterer Vorteil gegenüber der elektrophoretischen Beschichtung ist die wesentlich einfachere Installation. Dies gilt auch gegenüber den elektrostatischen Lackierverfahren, welche zudem ebenfalls ausschließlich auf leitfähige Materialien beschränkt sind. Ein Vorteil gegenüber den rein mechanischen Streichverfahren besteht darin, daß hier keine Abrakelung der überschüssigen Beschichtungsdispersion stattfindet, so daß die Erzeugung der erwähnten Undefinierten und ungleichmäßigen streifigen Strukturen auf der Schicht vermieden wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von Oberflächenbeschichtungen unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften auf den verschiedensten Trägermaterialien. So

sei die Herstellung von elektrisch leitfähigen Schichten, 109884/1459

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photohalbleitenden Schichten, Magnetspeicherschichten und Parbschichten auf hochisolierenden Trägermaterialien genannt .

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Entladungsanlage 4 und einer geerdeten leitenden Unterlage 2 für das Trägermaterial 1, einer Gleichspannungscorona 5 sowie einem die Dispersion 7 aufnehmenden Behälter 6 und einer geerdeten flächenförmigen und im Abstand zum Trägermaterial parallel verstellbaren Metallelektrode 8, welche in der Dispersion angeordnet ist, besteht.

Die Beschichtung wird durch die Entladung des hochisolierenden oder hochisoliert gelagerten Trägermaterials mit Hilfe der Entladungsanlage 4 eingeleitet (Abbildung 3) · Dann wird das Trägermaterial 1 mit der geerdeten leitenden Unterlage 2 in engen Kontakt gebracht und der im Abstand verstellbaren Aufladeeinrichtung 5 zugeführt (Abbildung ¹Ia). Das Trägermaterial 1 kann, wie bereits beschrieben, erforderlichenfalls auch zum Teil durch Masken 11 oberflächlich abgedeckt sein (Abbildung 4b)..Im Falle, daß eifc nichtisolierendes Trägermaterial 1 beschichtet wird, muß für eine

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entsprechende Isolation 3, etwa durch eine Kunststoffolie, gesorgt werden (Abbildung 5). Bei der Aufladung wird ein definierter Abstand eingehalten, wodurch auf das hochisolierende bzw. hochisoliert gelagerte Trägermaterial eine örtlich konstante Oberflächenladung, die vorzugsweise negativer Polarität ist, aufgebracht wird. Anschließend werden aufgeladenes Trägermaterial 1 und Unterlage 2 in das Beschichtungsbad 7 eingebracht (Abbildung 6). Im Falle des nichtisolierenden Trägermaterials wird dieses zusammen mit der Isolation 3 in das Beschichtungsbad 7 eingeführt. Die Unterlage 2 verhindert im Falle des isolierenden Trägermaterials, daß sich das homogene Ladungsprofil, dargestellt in Abbildung 1 bzw. 2, in Undefinierter Weise ändert. Der eigentliche Beschichtungsvorgang wird anhand der Abbildung 6 erläutert. Er erfolgt beispielsweise in einem Trog oder Behälter 6, der mit der durch Umpumpen oder Rühren 10 in Umlauf befindlichen Beschichtungsdispersion 7 gefüllt is-t. Im Bad ist eine flächenförmige geerdete Metallelektrode 8 in verstellbarem Abstand, der 5 bis 10 mm, vorzugsweise 6 mm, beträgt, dem Trägermaterial 1 gegenüber angebracht. Die Fläche der Metallelektrode 8 ist wegen Herbeiführens gleichmäßiger Konzentration der Beschichtungsdispersion vorzugsweise perforiert oder besteht aus einem feinmaschigen. Drahtnetz. Die plattenkondensatorähnliche Anordnung sorgt für eine homogene Feldverteilung zwischen aufgeladenem Trägermaterial 1 und

der Metallelektrode 8. Hierdurch wird ein gleichmäßiger -ν-- . .«« ^ J 09884/1459

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Schichtantrag konstanter Dicke gewährleistet.

Die erzielte Schichtdicke wird vor allem durch die folgenden Parameter bestimmt: 1. Aufladehöhe des Trägermaterials, 2. Verweilzeit des Trägermaterials im Beschichtungsbad und 3. Konzentration des Beschichtungsbades.

φ ^{Der in} Abbildung 6 gezeigte Beschichtungsvorgang kann beliebig variiert werden. So können Metallelektrode 8 und Trägermaterial l/Unterlage 2 miteinander vertauscht werden, dergestalt, daß letztere über der Metallelektrode 8 angeordnet sind. Die Elemente 1, 2 und 8 lassen sich auch senkrecht in ein Beschichtungsbad einbauen. Ist etwa der Behälter 6 aus Metall und geerdet, so kann der Boden selbst die Punktion von Element 8 annehmen.

Es ist auch möglich, speziell im Falle von hochisolierenden Trägermaterialxen die Beschichtung in kontinuierlicher Arbeitsweise durchzuführen, wie es in Abbildung 7 gezeigt wird. Hierbei übernehmen die Walze 2 die Punktion der metallischen Unterlage und die perforierte Elektrode 8 die Funktion der Metallelektrode. Die Homogenität der aufgebrachten Ladung wird mit Hilfe der feinauflösenden Meßsonde

9 kontrolliert.

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Bei taktweiser oder vollkontinuierlicher Arbeitsweise mit Masken können diese., wie bereits beschrieben, synchron mit der Taktbewegung oder dem Abzug der Bahnen mitbewegt werden. Hierzu werden bekannte Einrichtungen wie Walzen, Synchronmotore u.a. verwendet. In Abbildung 8 ist schematisch eine über vier Rollen mitlaufende Maske 11 innerhalb einer vollkontinuierlichen Vorrichtung dargestellt, wobei die Strichelung die Aussparungen verdeutlichen soll. Es lassen sich jedoch auch andere Konstruktionen anwenden, so daß eine Beschränkung der Erfindung auf die gezeigte Ausfuhrungsform nicht besteht.

Nach Beendigung des Beschiehtungsvorgangs tritt das beschichtete Trägermaterial 1 aus dem Bad, durchläuft ein Trockensystem und wird anschließend, je nach Erfordernis, einer haftverbessernden Behandlung, wie oben beschrieben, unterworfen.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele, ohne sie auf diese zu beschränken, beschrieben.

Beispiel 1 ,

Eine 50 ,u dicke Polyesterfolie, beispielsweise Hos tap harr*, ein Produkt der Firma Farbwerke Hoechst AG, wurde zunächst

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mit einer 50 Hz Wechselstromcorona vollständig von elektrostatischen Ladungen beiderlei Vorzeichen befreit. Anschließend wurde die Folie auf eine Metallunterlage gelegt und mit einer mit 10 kV betriebenen Gleichspannungscorona homogen aufgeladen. Die Aufladung der Folie entsprach einer Feldstärke von -3,5 kV/cm, die mit einem handelsüblichen Feldstärk emeßge rät gemessen wurde. Die Gleichmäßigkeit der φ Ladungsverteilung wurde mit einem feinauflösenden Meßsondengerät kontrolliert. Die aufgeladene Folie wurde dann in ein Bad eingetaucht, dessen Füllung folgendermaßen zubereitet wurde: 20 g Ruß, beispielsweise Printed, ein Produkt der Firma Degussa AG, wurden in 200 g Leinölstandöl fein dispergiert. Die Dispersion wurde anschließend mit 10 1 eines hochsiedenden aliphatischen Kohlenwasserstoffs, beispielsweise Shellsor^ty, ein Produkt der Firma Shell AG, verdünnt. Dieser Lösung bzw. Dispersion wurden schließlich 100 mg Cobaltnaphthenat zugesetzt. Während des 20 Sekunden dauernden Eintauchens der aufgeladenen Folie wurde dafür gesorgt, daß die Folie im Kontakt mit der Metallunterlage verblieb und daß sich die geladene Oberfläche der Folie in der Nähe einer als Gegenelektrode wirkenden Metallfläche befand. Nach dem Verlassen des Bades war die Folie mit einer homogenen Rußschicht bedeckt. Die überschüssige Badflüssigkeit wurde durch Verdunsten mit Hilfe von Warmluft entfernt. Zur besseren Haftung

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der Rußschicht wurde die Folie kurze Zeit· auf 20O⁰C erhitzt.

Beispiel 2 ·

Es wurde wie in Beispiel 1 verfahren, jedoch diente als Badflüssigkeit eine Aluminiumdispersion, die folgendermaßen zubereitet wurde: 10 g Aluminiumbronze wurden in einer Lösung von 20 g Leinölstandöl und 20 g eines Harzesters, beispielsweise Pentalyr® _ein Produkt der Firma Hercules Inc., in 100 ml eines hochsiedenden aliphatischen Kohlenwasserstoffs, beispielsweise Isopar®, ein Produkt der Firma Esso AG, fein dispergiert. Die Dispersion wurde anschließend mit 1 1 des gleichen Kohlenwasserstoffs verdünnt. Nach dem Verlassen des Bades wurde die Folie von überschüssiger Badflüssigkeit befreit. Zur besseren Verankerung der Aluminiumschicht wurde die Folie anschließend durch ein zweites Bad geführt, das mit einer lOjSigen Lösung von Trichloressigsäure in einem hochsiedenden aliphatischen Kohlenwasserstoff gefüllt war. Die aluminiumbeschichtete Folie wurde anschließend bei 170⁰C getrocknet.

Beispiel 3

Eine 80 ^u dicke Weich-PVC-Folie wurde zunächst mit einer Wechselstromcorona von elektrostatischen Ladungen befreit und dann mit einer Gleichstromcorona homogen aufgeladen.

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Die Aufladung entsprach einer Feldstärke von -2,6 kV/cm. Die aufgeladene Folie wurde dann analog Beispiel 1 innerhalb 30 Sekunden durch ein Beschichtungsbad geführt, dessen Flüssigkeit wie folgt hergestellt wurde: 20 g Eisen-III-oxid wurden in einer Lösung von 40 g Leinölstandöl und 40 g Harzester, beispielsweise Pentalyn^, in 200 ml eines hochsiedenden aliphatischen Kohlenwasserstoffs, beispielsweise Shellsoi'*', fein dispergiert. Die Dispersion wurde anschließend mit dem gleichen Kohlenwasserstoff auf 10 1 verdünnt. Die aufgeladene PVC-Folie wurde, während sie im engen Kontakt mit der Metallunterlage verblieb, im Abstand von 6 mm an einer Gegenelektrode vorbeigeführt. Um ein Absetzen der Eisen-III-oxid-Dispersion zu vermeiden, wurde die Badflüssigkeit ständig umgepumpt. Nach dem Verlassen des Bades war die Folie gleichmäßig mit Pe₃Q₃ belegt. Um die Eisenoxidschicht besser zu verankern, wurde die Folie nach dem vollständigen Entfernen der Badflüssigkeit kurz durch eine mit Butanondämpfen angereicherte Atmosphäre geführt.

Beispiel 4

Eine 40 ^_u starke Hart-PVC-Folie wurde wie zuvor beschrieben vorbehandelt und gleichmäßig elektrostatisch auf -3kV/cm aufgeladen. Die aufgeladene Folie wurde dann über etwa 15 Sekunden durch ein Beschichtungsbad geführt, das mit einer

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Kupferdispersion gefüllt war, die man wie folgt erhielt:

10 g Kupferbronze wurden in einer Lösung von 20 g Leinölst andöl und 20 g eines Harzesters, beispielsweise Pentalyrf⁰', in 100 ml eines hochsiedenden aliphatischen Kohlenwasserstoffs, beispielsweise Shellsol**, fein dispergiert. Die Dispersion wurde mit 1 1 des gleichen Kohlenwasserstoffs verdünnt. Nach Verlassen des Beschichtungsbades war die Folie gleichmäßig mit Kupfer belegt. Die Haftung der Kupferschicht auf der Hart-PVe-Folie war gut.

Beispiel 5

Analog Beispiel 1 wurde eine 25 ,u starke Polypropylenfolie elektrostatisch aufgeladen, so daß die Aufladung einer Feldstärke von -.3,0 kV/cm entsprach. Die aufgeladene Folie wurde in ein Beschichtungsbad eingeführt, das man erhielt, wenn man 10 g eines Phthalocyaninblaus, beispielsweise HeliogenblairV ein Produkt der Firma BASF AG, in einer Lösung von 50 g eines Harzesters, beispielsweise Pentalyn^, in 100 ml eines hochsiedenden aliphatischen Kohlenwasserstoffs fein dispergierte und mit 10 1 des gleichen Kohlenwasserstoffs verdünnte. Nach dem Verlassen des Bades trug die Folie einen gleichmäßig blauen Überzug.

Beispiel 6

Anstelle der in Beispiel 1 verwendeten Polyesterfolie wurde eine 60 ,u dicke Polystyrolfolie aufgeladen, so daß die

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Aufladung einer Feldstärke von -3,9 kV/cm entsprach. Es wurde verfahren, wie in Beispiel 1 beschrieben. Man erhielt eine homogen mit Ruß bedeckte Polystyrolfolie. Zur einwandfreien Verankerung der·Rußschicht wurde die Folie für kurze Zeit bei Zimmertemperatur durch eine mit Lösungsmitteldämpfen angereicherte Atmosphäre geführt. Als Lösungsmittel waren Butanon oder Methylenchlorid besonders gut geeignet.

Beispiel 7

Eine 50 /_U dicke Celluloseacetatfolie wurde zunächst mit Hilfe einer Wechselstromcorona von vorhandenen elektrostatischen Ladungen befreit und dann mit einer Gleichspannungscorona homogen aufgeladen, so daß eine Feldstärke von -2,7 kV/cm gemessen werden konnte. Die aufgeladene Folie wurde dann wie zuvor beschrieben innerhalb 20 Sekunden durch ein Flüssigkeitsbad geführt, das wie folgt zubereitet wurde: 50 g Zinkoxid wurden in einer Lösung von 100 g Leinölstandöi und 100 g eines Harzesters, beispielsweise Pentalyn^R), in 500 ml eines hochsiedenden Kohlenwasserstoffs fein dispergiert

Die Dispersion wurde mit 15. 1 des gleichen Kohlenwasserstoffs verdünnt. Um ein Absetzen des Zinkoxids zu vermeiden, wurde die Badflüssigkeit laufend umgepumpt. Die Folie befand sich während des Eintauchens in das Bad in engem Kontakt mit der metallischen Unterlage, auf der sie aufgeladen wurde, und im

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Abstand von 5 mm von einer Gegenelektrode.. Man erhielt auf diese Weise eine mit Zinkoxid beschichtete Celluloseacetat-

folie. -

Beispiel 8

Es wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, eine kO ^u dicke .Polycarbonatfolie,, beispielsweise-Makrofor®, ein Produkt der Firma Farbenfabriken Bayer AG₉ mit einer Aufladung, die einer Feldstärke von -3_S2 kV/cm entsprach, durch ein mit einer Rußdispersion gefülltes Bad geführt. Die Badflüssigkeit war ebenfalls die gleiche, wie in Beispiel 1 beschrieben. Man erhielt eine homogen mit Ruß bedeckte Polycarbonatfolie.

Beispiel 9

Eine 100 ^u dicke Aluminiumfolie wurde auf eine hochisolierende Kunststoffolie, beispielsweise 50 ,u dickes Hostapham^ gelegt und mit Hilfe einer bei 10 kV betriebenen Gleichspannungscorona aufgeladen. Die Aufladung der Aluminiumfolie entsprach einer Feldstärke von -3_S5 kV/cm. Zusammen mit der hochisolierenden Unterlage, die das Abfließen der Ladung verhinderte, wurde die Aluminiumfolie dann 30 Sekunden lang in ein Bad eingetaucht, dessen Füllung wie folgt aufgebaut war: 20 g Ruß wurden in 200 g Leinölstand-

öl fein dispergiert. Diese Dispersion wurde mit 10 1 eines

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hochsiedenden aliphatischen Kohlenwasserstoffs, beispielsweise Shellsor**, verdünnt. Während des Eintauchens des aufgeladenen Aluminiums wurde dafür gesorgt, daß dieses im Kontakt mit der Kunststoffunterlage blieb und daß sich die Oberfläche der aufgeladenen Aluminiumfolie in der Nähe einer als Gegenelektrode wirkenden Metallfläche befand. Nach dem

α Verlassen des Bades war die Folie mit einer homogenen Kußschicht bedeckt. Die überschüssige Badflüssigkeit wurde durch Verdunsten mit Hilfe von Warmluft entfernt. Eine Verbesserung der Haftung der Rußschicht auf der Aluminiumfolie wurde durch eine Wärmebehandlung bei 200⁰C erreicht.

Beispiel 10

Eine 50 ^_u dicke Polyesterfolie, beispielsweise Hostaphanß' wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, entladen und auf eine

Metallunterlage gelegt. Auf die freie Oberfläche der Kunst- © stoffolie wurde in direktem Kontakt eine Maske aus 100 ,u dicker Aluminiumfolie, die beliebige Aussparungen (z.B. Schriftzeichen, Linien usw.) enthalten kann, aufgelegt. Die Kombination aus Maske, Kunststoffolie und Metallunterlage wurde einer bei 10 kV betriebenen Gleichspannungscorona zugeführt, wobei lediglich die durch die Aussparungen der Maske freigelassenen Teile der Kunststoffolie aufgeladen wurden. Anschließend wurde die Maske abgezogen und die

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Kunststoffolie mit der laetallunterlage 20 Sekunden in ein Beschichtungsbad, dessen Zusammensetzung z.B. der in Beispiel 9 genannten Rezeptur entspricht, eingetaucht. Hierbei werden lediglich die ursprünglich hinter den Maskenaussparungen gelegenen und somit aufgeladenen Polienbereiche beschichtet. Wach anschließender Trocknung in Ofen kann eine Verbesserung der Haftfestigkeit durch eine Nachbehandlung in lOftiger Trichloressigsäure (siehe Beispiel 2) erzielt werden.

Beispiel 11

Eine 50 ,u dicke Polyesterfolie, beispielsweise Hostaphan^, wurde von einer Rolle mittels eines Abzugswalzenpaares kontinuierlich abcesogenj an einer Entladungs- und Beladungszone (wie in Beispiel 1 beschrieben) vorbeibewegt und an einer im Beschichtungsbad der Zusammensetzung des Beispiels l_s angeordneten Walze (Abbildung 7) umgelenkt und schließlich mittels Warmluft vor dem Aufwickeln getrocknet.

Beispiel 12

Es wurde -wie in Beispiel 11 angegeben verfahren, jedoch wurde in der Aufladungszone synchron mit der Geschwindigkeit der bewegten Folienbahn eine endlose Maske, die von vier Rollen geführt wurde, mitlaufen lassen (Abbildung δ). Die durch die Maske abgedeckten Flächen wurden dabei nicht aufgeladen und somit bei der anschließenden Beschichtung nicht beschich-

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Claims

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Patentansprüche

1. Verfahren zur Beschichtung einer Materialoberfläche mit einer elektrisch leitenden, halb- oder nichtleitenden Substanz, dadurch gekennzeichnet, daß man entweder hochisolierendes oder hochisoliert gelagertes Trägermaterial definiert entlädt und anschließend, in engem Kontakt mit einer elektrisch leitenden Unterlage, die Materialoberfläche mittels Gleichspannungscorona auflädt und mit der in einer isolierenden Flüssigkeit dispergierten Substanz in einem Bereich homogener Feldverteilung beschichtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Trägermaterial mit bestimmter Geschwindigkeit kontinuierlich durch die Entladungs-, Aufladungs- und Beschichtungszone hindurchbewegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man hochisolierendes oder hochisoliert gelagertes Trägermaterial mit Masken abdeckt und nur in Teilbereichen homogen auflädt und beschichtet.

k. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die abdeckenden Masken kontinuierlich durch wenigstens die Aufladungszone mit gleicher Geschwindigkeit wie das Trägermaterial hindurchbewegt. μ«, ,, ♦ 109884/US9

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als hochisolierendes oder hochisoliert gelagertes Trägermaterial oder als Isolation ein Material mit einem Oberflächenwiderstand von ^ 10 Ohm verwendet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5_S dadurch gekennzeichnet, daß man das Trägermaterial mit einer homogenen Oberflächenladung versieht.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche des Trägermaterials negativ auflädt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ₃ dadurch gekennzeichnet, daß man als hochisolierendes oder hochisoliert gelagertes Trägermaterial Folien aus Kunststoffen wie Polyester, Polyolefine, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyamid,

Polycarbonat, deren Copolymeren oder deren Polymerisatmischungen oder aus Cellulosederivaten sowie aus den genannten Kunststoffen hergestellte Verbundfolien oder mit Lacküberzügen

versehene Folien verwendet.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet j daß man die Entladung mittels Wechselspannungscorona vornimmt.

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besteht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Höhe der Aufladung so einstellt, daß eine vorgegebene Schichtstärke erzielt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1O₅ dadurch gekennzeichnet j daß man als hochisolierende Flüssigkeit eine solche mit einem spezifischen Widerstand von ^ 10 0hm verwendet.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Beschichtungsverfahren nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet., daß sie aus einer Entladungsanlage (4), einer geerdeten leitenden Unterlage (2) für das Trägermaterial (1), einer Anlage zur Erzeugung einer Gleichspannungseorona (5) sowie einem die Dispersion (7) aufnehmenden Behälter (6) und einer geerdeten flächenförmigen und im Abstand zum Trägermaterial parallel verstellbaren Metallelektrode (8), welche in der Dispersion angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum kontinuierlichen Bewegen der Bahn durch die Entladungs-, Aufladungs- und Beschxchtungszone vorhanden sind.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum kontinuierlichen Bewegen der Masken durch wenigstens die Aufladungszone hindurch sowie Mittel zur Synchronschaltung der Geschwindigkeiten des Trägermaterials und der Hasken vorhanden sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als flächenförmige Metallelektrode (8) ein perforiertes Blech oder ein feinmaschiges Drahtnetz Verwendung findet.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als geerdete leitende Unterlage (2) für bahnförmiges Trägermaterial (1) eine Walze verwendet wird.

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