DE754768A - - Google Patents

Description

EA 381987*10.6.43

Verr&hrsn zum Spritzen von Kunstharzlacken mittels Dampf.

Vorliegende Erfindung hat das Ziel, bei der Herstellung von üeberzügen aus Kyinstharzlacken auf verschiedensten unterlagen Ersparnisse an Lösemitteln herbeizuführen· Zur Herstellung von üeberzügen und Anstrichen verwendet man im allgemeinen Lösungen der lackbildenden Stoffe, wie z.B. Kunstharze oder ihre Mischungen, in einer meist sehr hohen Menge verschiedener Lösungsmittel, bis ein zum Ausstreichen oder Ausspritzen genügend flüssiger Zustand erreicht ist. Für Phenol- und Harnstoff-Formaldehydharze werden meist $0 - 70 % Lösungsmittel verwendet. Schwierigkeiten bei der Beschaffung von Lösungsmitteln zwingen dazu, einen Weg zum Aufbringen der lackbildenden Stoffe einzuschlagen, der ein Arbeiten ohne oder mit nur geringen Lösungsmittelmengen erlaubt.

Ein Verfahren, das beim Auftragen von Kunstharzlacken Ersparnisse von 50 bis 80 ^ der bisher benötigten Lösungsmittel oder in manchen Fällen sogar einen völligen Verzicht auf Lösungsmittel gestattet, dürfte als ein bedeutender technischer Fortschritt und ein wirtschaftlicher Erfolg gewertet werden.

Mit vorliegender Erfindung ist ein solches Verfahren zum Sluftragen von Kunstharzen,gegebenenfalls gemischt mit Farbstoffen, unter Verwendung geringster Mengen Lösungsmittel in noch fliessendem, dickviskosem Zustand ausgearbeitet·

Nach der Erfindung stellt man mit einer verhältnismässig geringen Menge an Lösungsmitteln hochviskose, fliessende Kunstharzmassen her, die man nicht mit gewöhnlicher Luft oder überhitzten Gasen sondern mit überhitztem trockenem Dampf in dazu geeigneten Spritzdüsen und Einrichtungen unter Druck verspritzt. Der Vorteil der Anwendung von überhitztem Wasserdampf liegt darin, dass man gleichzeitig Druck und hohe Wärme bei der Erzeugung des Dampfes erzielt und auf die zu verspritzenden Kunstharzstoffe zur Anwendung bringen kann und damit getrennte Apparate zur Druckluftgewinnung und Erhitzung erspart. Äusserdem ist die Tärmekapazitet des überhirzten Dampfes eine vielfache gegenüber erhitzter Luft oder anderen Gasen, und man kann in einfacher^ Ausführung Heberhitzungen bis 300 und 400° durchführen. Die viskos fliessende Kunstharzlackmasse wird durch Saugen oder Drücken in eine Spritzdüse gebracht und im Spritzrohr vor dem Zerstäuben bei gleichzeitigem

Erwärmen in feine Verteilung mit dem überhitzten Dampf tiberführt. Durch die Düse wird in üblicher Weise die erhitzte Dispersion zerstäubt und auf die gewünschten Unterlagen aufgetragen ►

Die Ausführung des vorliegenden Verfahrens erlaubt in manchen Fällen auch-^ine völlige Einsparung de^'lösungsmittel,^·*"' wenn die Kunsüiarze schon bei 80 bis lOO^-flttssig werden,-^sO dass sie mit^eb&r Wärme des überhitzten Dampfes verflüssigt und in diesej?-Form verspritzt werden können.

TTm das Verspritzen mit Erfolg auszuführen, müssen drei verschiedene wichtige Punkte beachtet werden:

1. Der überhitzte Dampf muss trocken sein, bis er

zur Spritzdüse kommt, d.h. er darf kein freies "fässer in

ι
Uebe&form im Dampf enthalten.

2. Der Wasserdampf muss etwa auf die doppelte Höhe der Schmelztemperatur des gegebenen lackbildenden Stoffes erhitzt werden.

3. Damit die Wasserdampfwirkung eine kolloidale Verteilung des Spritzgutes erlaubt, müssen dem überhitzten Wasserdampf oder dem Spritzgut Stoffe zugegeben werden, die die Oberflächenspannung zwischen Wasserdampf und Spritzgut herunterdrücken. Dadurch erhält man beim Auftragen auf die Unterlagen zusammenhängende glatte Lackschichten.

Es wurde gefunden, dass die in einem mit geringer Lösemittelzugabe bis zu einem dickfliessenden Zustand gelösten Lackspritzgut vorhandenen Lösemittel selbst die Oberflächenspannung herunterzudrücken erlauben, wenn die Lösemittel in Wasser löslich oder mit Wasser mischbar sind, wie z.B. Alkohol, Säureester usw. In solchem Falle wirkt der Wasserdampf schon allein zerstäubend und die Oberflächen der fein verteilten lackbildenden Stoffe haben die Fähigkeit, zusammenzukleben, während die angewendete geringe Lösemittelmenge durch die hohe Temperatur des Dampfes bis zum Auftreffen auf die Unterlage verdunstet wird und keine Benachteiligung für die Lackschicht bildet.

In Fällen, wo man Stoffe verspritzen will, deren Lösemittel nicht in Wasser löslich oder mit Wasser mischbar sind, wie z.B. Kohlenwasserstoffe der Benzol- oder Benzingruppe, ist es zur -Erzielung einer feinen Dispersion des Wasserdampfes mit dem Spritzgut und einer guten Filmfläche notwendig, dem

Wasserdampf oder dem Spritzgut emulgierend wirkende Zusätze am besten organischer Natur, wie z.B. organische Ammoniakverbindungen oder bekannte organische schaumbildende Stoffe, z.B. Saponin usw., zuzugeben. Schon 1/100, ja sogar 1/1000 "^ solcher Stoffe im überhitzten Wasserdampf erlaubt, die Obe:d&_ächenspannung zwischen Spritzgut und Wasserdampf herabzudrücken und so auch ohne organische Lösemittel, die in Fasser löslich oder mit Wasser mischbar sind, eine gute Dispersion des Lackspritzgutes zu erzeugen, die sich zu einem festen Film verspritzen lässt.

Ss geht aus Obigem hervor, dass man nach der Erfindung stets durch Zuführung die Oberflächenspannung erniedrigender Mittel in Form von in Wasser löslichen oder mischbaren Fohlenwass^rstoffen oder Smulsionsmitteln in geeigneten Mengen die viskos-dickfliessend gemachten Kunstharze verspritzen und ebenso wie bisher mit grossen Lösemittelmengen gute Ergebnisse erzielen kann.

Fm das Verfahren nach der Erfindung auszuführen, müssen die bekannten Spritzapparate mit besonderen Einrichtungen versehen sein, damit sich solche hochviskos-fliessende Massen in gleichmässigem Strom spritzen lassen. Zu diesem Zweck wird der überhitzte Wasserdampf kurz vor dem den Lackrohstoff enthaltenden G-efess durch ein dünnes Rohr abgezweigt, das spiralförmig an der Wandung geführt wird und bei der Ausgangsleitung der Spritzdüse im Zerstäubungsrohr mit einer kleinen injektorartigen Oeffnung endet, so dass durch Dampfdruck und Wärme auf Grund der Saugwirkung nach dem Injektorprinzip die viskose Masse in gleichmässigem Strom gut eingesaugt und dem Zerstäubungsrohr fortlaufend zugeführt wird.

Durch diese Einrichtung wird bewirkt, dass stets genügend Spritzgut in das Eohr eingesaugt wird, und dass die zum Zerstäuben benutzte Wärme in Spiralwindungen gleichzeitig eine Vorwärmung der mehr oder weniger fliessenden, flüssig gemachten Lackrohstoffe bewirkt und damit die beständige Zuführung zum Zerstäuber befördert.

Da der überhitzte Dampf stets auch mit gewünschtem Druck erzeugt und durch beliebige Regulatoren der erforderlichen Spannung angepasst werden kann, ist es möglich, mit der Erwärmung die für die Zerstäubung nötige Druckbildung und gleichzeitig auch die

Vorwärmung des Spritzgutes und der Spritzdüse in einem Arbeitsgang auszuführen, woraus sich die besonderen Vorteile und der technische Fortschritt des Verfahrens ergeben»

Eine zweite Variation der Ausführung einer für das vorliegende Verfahren geeigneten Spritzdüse besteht darin, dass die Dampfrohrabzweigung, nachdem sie im Inneren des Spritzgutraumes eine Spirale gebildet hat, unterhalb des Deckels des Spritzgutraumes - der in diesem Falle gut druckfest eingeschraubt sein muss - in den über dem Spritzgutlbefindlichen Luftraum mündet, so dass ein Dampfdruck über dem Spritzgut gebildet wird. Durch diese Druckbildung wird das durch die Warmespirale vorgewärmte Spritzgut bei Oeffnung des Hahnes in das Zerstäubungsrohr gedrückt·

Um nun in beiden Fällen den Saugdruck oder den Ueberdruck zu regulieren und die für die gegebene Lackviskosität erforderliche Ueberspannung zu erzielen, wird in das dünne 4bzweigungsrohr ein feines regulierbares Dampfdruckventil eingeschaltet, das mit eineii Skala ausgerüstet ist. Dadurch kann sich der mit der Spritzpistole Arbeitende stets davon überzeugen, wie das Dampfrohr wirkt.

Als Beweis für die wirtschaftlichen Vorteile des Verfahrens seien folgende Beispiele angeführt:

Zum Spritzen von Phenolformaldehydkunstharzen verwendet man meist ^O bis 40 ^ige Lösungen in Alkohol,Butanol, Essigester oder ihre Mischungen. Für die Ausführung vorliegender Erfindung genügt schon eine Lösung von 88 - 90 % Kunstharz in 12 - 10 # dieser Lösungsmittel, sodass man 60 - 70 ^ nach dem Verfahren einsparen kann.

Um ein Alkydharz mit oder ohne Fettssuregehalt aufzulösen, verwendet man normalerweise 70 Teile Lösemittel auf 30 Teile Harz. Zur Erzielung der hochviskosen Masse für die Zwecke vorliegender Erfindung genügen schon 20 Teile Lösemittel auf 80 Teile Harz, womit wiederum 50 Teile Lösemittel gespart werden können. Uan erhält eine fliessende Lacksubstanz, die, durch den Dampfdurchlauf durch die Spirale vorgewärmt und dadurch leichter flüssig gemacht, durch die Injektordüse oder durch Oberflächendampfdruck dem Zerstäuberrohr fortlaufend zugeführt werden kann«

Ein Acrylsäurepolymerisationsprodukt, das zu seiner Lösung 80 ^ Lösemittel fordert, kann zur Ausführung des Verfahrens mit 30 - 40 ^ Lösemittel fliessend gemacht und erfindungsgemäss verspritzt werden, so dass per 100 kg 40 - 50 kg Lösemittel eingespart werden.

Wie bereits erwähnt, ist es beim Spritzen notwendig, den geringen Lösungsmittelmengen oder dem zum Verspritzen verwendeten Dampf Smulsionsmittel zuzuführen, weil die Anwesenheit der Lösemittel in den meisten Fällen allein nicht genügt, insbesondere wenn Lösemittelgemische verwendet werden, die gegenüber Dampf nicht alle eine gleiche Verwandschaft besitzen. Durch die Anwendung von z.B. Saponin oder künstlich sulfurierten Oelen oder sulfonierten Wachsen wird eine Dispersion und Emulsion der einzelnen Phasen untereinander mit Wasserdampf erzielt.

Es ist selbstverständlich, dass für die jeweils zu verspritzende Art von Kunstharzen auf Grund der obigen Prinzipien geeignete Zusatzmittel und Dispersionsmittel ausgewählt sowie Temperatur und Druck usw. verändert werden müssen, was einem jeden Fachmann auf Grund der angegebenen Richtlinien ohne Schwierigkeit möglich und nur eine Sache des Ausprobierens ist.

Der erfinderische Gedanke liegt in der Anwendung und Einwirkung von überhitztem Dampf in trockener Form auf nur viskos f'liessendes oder durch Wärme flüssig gemachtes Kunstharzspritzgut - erforderlichenfalls unter Zuführung kleiner Mengen (nicht über 10 #) wasserlöslicher Kohlenwasserstoffe und/oder Emulgierungsmittel zum Dampf oder vorher zum Spritzgut - bei so hoher üeberhitzung des Dampfes, dass alle Wärmeverluste, die vom Verspritzen bis zum Auftreffen auf die Unterlage entstehen, ausgeglichen werden.

Der technische Fortschritt der Erfindung anderen bekannten Kunstharzlack-Spritzverfahren gegenüber liegt vor allem in der Anwendung von trockenem, überhitztem Dampf und darin, dass die Erzeugung von Dampf und damit dem zum Verspritzen notwendigen Druck chemisch leichter auszuführen und anzuwenden ist als die Druckluft durch Druckkomp^ressoren. Weiter ist wichtig, dass trockener Wasserdampf als Spritzmittel auf die Lacklösungen keinerlei schädigende Wirkung ausübt, während

Luft oxydierend auf die verschiedenen Kunstharzlösungen einwirkt, und schliesslich ist es bei der erfindungsgemässen Anwendung vonDampf als Spritzmittel in technisch einfacher Form möglich, das zu spritzende Gut aufzuwärmen. Dies ist sehr wichtig beim Spritzen konzentrierter Lacklösungen sowie besonders bei geschmolzenen Harzen, die nur auf diese Weise und durch ihr gleichzeitiges TTnterdruckhalten in der Spritzdüse verspritzbar sind.

Das neue Spritzverfahren hat in der Praxis hohen technischen VeTt bei der Herstellung von Ueberzügen auf Holzpropellern- mit oder ohne Drahtarmierung - ferner beim Auftragen von Farbüberzügen und Rostschutzmittel auf Lastkraftwagen und dergleichen Karosserien, beim TTeberziehen von Panzerkampfwagen, üisenbahnbrücken, Eisenbahnwagen und dergleichen mit Schutzschichten· Ausser einer erheblichen Arbeitsersparnis, da auch erforderliche dickere üeberzüge in einem Arbeitsgang hergestellt werden können (z.B. das Befestigen und Ausfüllen von Drahtarmierungen auf Eolzflächen), besteht ein hauptsächlicher Vorzug darin, dass 50 - 70 % wertvoller Lösemittel gespart werden können, die beim Verspritzen der bekannten verdünnten Lacklösungen verloren gehen. Alle diese Vorteile in ihrer Zusammenwirkung ergeben den technischen Fortschritt, der mit vorliegender Erfindung erzielt wird.

Claims (3)

Patent an spräche

1. Verfahren zum Spritzen von.Kunstharzlacken mittels Dampf, dadurch gekennzeichnet, dass als ^unstharzlacke solche verwendet werden, welche nur etwa 10 "bis 25 $» wasserlösliche Lösungsmittel enthalten und dass als Treibmittel trockener überhitzter Dampf benutzt wird.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunstharzlacke solche verwendet werden, welche als Filmbildner wasserunlösliche, dickflüssige Kondensationsprodukte, z.B. Phenol-PormaIdehyd-Kondensationsprodukte im Resolzustand enthalten und dass dem trockenen überhitzten Dampf etwa 1 % wasserlösliche Lösungsmittel, wie z.B. Alkohol, zugesetzt werden·

3. Ausführnngsform des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle der wasserlöslichen Lösungsmittel emulgierend wirkende Stoffe, wie Ammoniak oder Saponin in geringer Menge, etwa 0,1 bis 1 ^, dem trockenen überhitzten Dampf zugesetzt werden.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren

folgende Druckschriften³*¹)

in Betracht gezogen worden.

*) Nichtzutreffendes ist zu streichen