FI115119B - Menetelmä kiinteän aineksen levittämiseksi alustalle - Google Patents

Description

115119

Menetelmä kiinteän aineksen levittämiseksi alustalle - Förfarande för ut-bredning av fast material pä ett underlag

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää kiinteän aineksen levittämiseksi jonkin 5 alustan pinnalle hienojakoiseksi kerrostumaksi. Tarkemmin sanoen tämä keksintö koskee sellaista menetelmää, jossa aines liuotetaan liuokseksi, joka vuorostaan liuotetaan nestekaasuun ja sumutetaan alustalle. Liuottimen ja nestekaasun haihtumisen jälkeen aines jää kerrostumaksi alustan päälle.

On olemassa useita eri menetelmiä, jotka soveltuvat erityisen hyvin erilaisten kiin-10 teiden aineiden levittämiseen eri alustoille. Esimerkiksi juottoprosesseissa on tarpeen levittää sulate sähkökomponenttien johtimille painettuun piirilevyyn juottamista varten. Tällaisessa tapauksessa painetun piirilevyn ja johtimien voidaan sanoa toimivan alustana sulatteelle. Sulatteen levittämistä varten sulate vaahdotetaan ja suspensiona oleva sulate levitetään sen jälkeen johtimille ja piirilevyn joh-15 taville alueille. Tällaiseen sulatteen levitysmenetelmään tarvitaan kuitenkin erittäin suuri määrä sulatetta. Viime aikoina on tullut tavaksi liuottaa sulate liuottimeen ja sumuttaa liuos sitten paineilman avulla johtimille ja piirilevylle. Liuottimen haihduttua sulate on hienojakoisena kerrostumana.

Käytettäessä liuotinta sulatteen levitykseen ongelmana on, että useat liuottimet 20 muodostavat ympäristöriskejä. Tämän vuoksi tekniikassa on ollut välttämätöntä ;v> korvata mahdollisesti haitalliset liuottimet ympäristön kannalta turvallisilla yhdis- j ; teillä. Tällainen järjestely löytyy asiakirjasta US 5.106.659, jossa väri ohennetaan ;;V tai liuotetaan nestemäisen tai ylikriittisen hiilidioksidin avulla. Saatu seos ruis- : · ‘ kutetaan sitten maalattavaan pintaan.

:': 25 Tätä asiakirjan US 5.106.659 esittämää maalin ruiskutusmenetelmää ei voi sovel- taa kaikkiin aineisiin. Esimerkiksi sulatteen levityksen ollessa kyseessä, väriaineen kaltainen sulate ei liukene hiilidioksidiin. Sulatteen ja nestemäisen hiilidiok-;, sidin seoksen sumutusyritykset ovat epäonnistuneet, koska nestemäisen hiilidiok sidin purkauduttua suuttimesta ympäristöön osa siitä leviää kiinteinä hiukkasina.

; · 30 Kiinteät hiilidioksidijäähiukkaset toimivat hankausaineena poistaen alussa levitetyt ; sulatehiukkaset. Koska sulate ei myöskään ole hienojakoista kuten väripigmentit, sulatekappaleet eivät kerrostu tasaisesti ja hienojakoisesti, jos ne vain sekoitetaan ja sumutetaan alustan pinnalle.

2 115119

Kuten alla selitetään, esillä oleva keksintö koskee menetelmää jonkin kiinteän aineen, kuten esimerkiksi sulatteen levittämiseksi alustalle niin, että alustalle muodostuu ohjattu, hienojakoinen kerrostuma.

Esillä oleva keksintö esittää menetelmän jonkin kiinteän aineen viemiseksi alus-5 tan pinnalle. Tämän menetelmän mukaan kiinteä aines liuotetaan johonkin liuot-timeen ensimmäisen liuoksen aikaansaamiseksi. Ennen liuotusta kiinteä aines on karkeampi kuin alustan päälle levitettynä. Kiinteä aines voi ennen liuotusta koostua esimerkiksi suurista rakeista, ja se voi levittyä hienona pölynä. Kiinteän aineksen saostustiheyden alustalla säätää ainakin osittain tämän kiinteän aineksen pi-10 toisuus ensimmäisessä liuoksessa. Tässä suhteessa on huomattava, että ensimmäiset liuokset voivat olla täysin kyllästettyjä, jolloin alustalle ja pintayksikköä kohden voidaan kerrostaa suurin osa kiinteästä aineksesta ja aikaansaada suurin "saostustiheys". Kiinteä aines ei liukene nestekaasuun kun taas ensimmäinen liuos on nestekaasuun liukenevaa. Liuotin kykenee lisäksi alentamaan nestekaasun 15 jähmettymispistettä sen jälkeen kun nestekaasu on laajentunut. Ensimmäinen liuos liuotetaan nestekaasuun, jolloin aikaansaadaan toinen liuos, jossa liuottimen pitoisuus suhteessa nestekaasuun on riittävä, niin että nestekaasun laajenemisen jälkeen tapahtuva jähmettyminen estyy olennaisesti. Toinen liuos sumutetaan alustaa vasten niin, että osa nestekaasua purkautuu höyrynä ja toinen liuos, joka 20 sisältää nestekaasun loppuosan, peittää tällöin alustan. Jäljelle jäänyt osa nestekaasua sekä liuotin höyrystyvät tällöin niin, että kiinteä aines jää kerrostumaksi alustan päälle.

: On edullista, että liuotinaineen pitoisuus liuoksessa on kuitenkin suhteessa nes- !,! ; tekaasuun vähintään niin suuri, että nestekaasun laajentumisen jälkeinen jähmet- 25 tyminen estyy. Tällä tavoin liuottimen käyttö voidaan minimoida samalla kun aineksen kerrostuma voi olla hyvin hienojakoinen.

Esillä oleva keksintö voidaan toimeenpanna monin eri tavoin. Yleisesti tätä keksintöä sovelletaan kuitenkin useimmiten niin, että kerrostus alustoille tapahtuu ympäristön lämpötilassa. On kuitenkin selvää, että tätä keksintöä voidaan sovel-30 taa myös ilmakehän ala- tai yläpuolisissa paineissa samoin kuin ilmattomassa tai passiivisessa ilmakehässä suoritettavaan levitykseen. Vaikkakin tätä keksintöä ;'; selitetään sulatteen levityksen yhteydessä on myös selvää, että sen soveltaminen ei rajoitu pelkästään sulatteen levitykseen.

3 115119

Ensimmäisessä vaiheessa kiinteä, alustalle levitettäväksi tarkoitettu aines sekoitetaan liuottimeen ensimmäisen liuoksen toteuttamista varten. Kiinteän aineksen pitoisuus ensimmäisessä liuoksessa voidaan määrätä ennakolta sellaiseksi, että kerrostumaan tuotetaan haluttu tiheysaste. Kun tiheys lisääntyy, aineksen kerros-5 tuma on suurempi. Sulatteen ollessa kyseessä aineksena voi olla jokin orgaaninen happo, kuten esimerkiksi vaikkakaan ei rajoittavasti adipiinihappo, salisyylihappo tai sitruunahappo. Soveltuviin liuottimiin kuuluvat alkoholit ja ketonit, kuten esimerkiksi metanoli ja asetoni. Ensimmäinen liuos valmistetaan esimerkiksi adipiinihaposta ja metanolista ja on pitoisuudeltaan suunnilleen 10 paino-%.

10 Tämä liuos on normaalissa huoneenlämpötilassa kyllästetty liuos, joka tuottaa mahdollisimman suuren kerrostustiheyden.

Kun ensimmäinen liuos on toteutettu, se liuotetaan nestekaasuun, joka sulatteen levityksen yhteydessä on edullisesti nestemäistä hiilidioksidia. Esillä olevan keksinnön sovellutuksen sekä siihen käytettyjen ainesten mukaan myös muut neste- 15 kaasut, esimerkiksi propaani ovat mahdollisia. Esillä olevan keksinnön yhteydessä aines ei olennaisesti liukene nestekaasuun kun taas liuottimen ja aineksen liuos on nestekaasuun liukenevaa. On huomattava, että sanan "liukeneva" merkitys tässä ja oheisissa patenttivaatimuksissa on sama kuin tämän termin sisältö epäorgaanisessa kemiassa, nimittäin kiinteän aineksen dissosiaatio liuottimessa.

20 Liuotin, johon aines aluksi liuotetaan, kykenee alentamaan nestekaasun jähmet-tymispistettä sen laajentumisen jälkeen. Kun kyseessä on sulatteen levitys, sulatteen ja liuottimen liuos liuotetaan nestemäiseen hiilidioksidiin, jota säilytetään sit- • · ten kaasupullossa noin 900 psi:n paineessa. Koska käytetään happoliuosta, toi- : nen liuos säilytetään nikkeliä olevassa tai nikkelöidyssä kaasupullossa.

25 Kerrostuman toteuttamiseksi kryogeenilinja liitetään suuttimeen tekniikan tason ,·, mukaan hiilidioksidikaasun, aineksen ja toisen liuoksen suuntaamiseksi alustaan.

’ Sulatteen levityksen ollessa kyseessä voidaan käyttää tavallista kartiomaista suu- ‘ tinta. On huomattava, että myös suutintyyppi vaikuttaa muiden sumutusparamet- rien tavoin saostustiheyteen. Normaaleissa ympäristön lämpötiloissa toimii pon- · ·: 30 neaineena suuressa paineessa säilytetty nestemäinen hiilidioksidi, jolla aikaan- saadaan liuoksen sumutus alustalle. Paineen muutos varastointipaineesta ympä- » : 1": röivään ilmanpaineeseen aikaansaa nestemäisen hiilidioksidin laajentumisen. Jos ,··. levitettävä aines vain liuotettaisiin hiilidioksidiin, hiilidioksidi höyrystyisi ja jähmet- tyisi alustalle sumutettuna pieniksi jääkiteiksi. Tämä aiheuttaisi levitetyn aineen ' 35 siirtymisen pois alustalta. Liuotin estää tätä alentamalla nestemäisen hiilidioksidin : jähmepistettä. Tämä estää olennaisesti nestekaasun jähmettymistä.

4 115119

Esillä olevan keksinnön kaikissa käyttötapauksissa on olemassa jähmettymisen estämiseen riittävä liuotinpitoisuus suhteessa nestekaasuun. Liuotinpitoisuuden tulee lisäksi olla mahdollisimman pieni, jotta ympäristölle mahdollisesti haitallisia liuottimia voitaisiin käyttää säästeliäästi. Kun kyseessä on sulatteen levitys, liuo-5 tinpitoisuus nestemäisessä hiilidioksidissa on 15 painoprosentin metanoli- ja hiili-dioksidiliuos. Siten toisen liuotinaineliuoksen kohdalla, kun nestemäinen hiilidioksidi ja sulate tai muut aineet sumutetaan alustaa vasten, osa nestekaasusta purkautuu höyrynä, mutta jäljelle jää kuitenkin osa nestekaasua sisältävää liuosta, joka peittää alustan.

10 Kun alusta on peittynyt, jäljelle jäänyt osa nestemäistä hiilidioksidia ja liuotinta, joka sulatetta levitettäessä on metanolia, höyrystyy ympäröivissä huoneenlämpötilan olosuhteissa, jolloin aines jää kerrostumana alustalle. Tämä on itsestään selvää, joskin tätä höyrystymistä on helpotettava ulkopuolisin keinoin, liuottimen, nestekaasun ja pinnoitusolosuhteiden mukaan.

15 Vaikkakin esillä olevaa keksintöä on selitetty erään edullisen suoritusmuodon yhteydessä, ammattimies ymmärtää, että siihen on mahdollista tehdä useita lisäyksiä, vaihdoksia ja muunnoksia keksinnön hengestä ja suojapiiristä poistumatta.

| f I f

Claims (8)

1. Menetelmä kiinteän aineksen levittämiseksi jonkin alustan pinnalle, tunnettu siitä, että se käsittää: kiinteän aineksen, joka on jonkin orgaanisen hapon, esimerkiksi adipiiniha-5 pon, salisyylihapon tai sitruunahapon muodostama sulate, liuotuksen liuo tinaineeseen niin, että saadaan ensimmäinen liuos, kiinteän aineksen ollessa ennen liuotusta karkeampaa kuin mainitulle alustalle levitettynä ja kiinteän aineksen saostustiheyttä alustalla säädeltäessä ainakin osittain ensimmäisessä liuoksessa olevan kiinteän aineen pitoisuuden avulla; 10 kiinteän aineksen ollessa nestekaasuun liukenematon, ensimmäisen liuok sen liuetessa tähän nestekaasuun ja liuottimen kyetessä alentamaan nestekaasun laajentumisen jälkeistä jähmepistettä; ensimmäisen liuoksen liuottamisen nestekaasuun niin, että aikaansaadaan toinen liuos, jossa mainitun liuottimen liuotinpitoisuus nestekaasuun nähden 15 on riittävä, jotta nestekaasun jähmettyminen estyy olennaisesti sen laajentu misen jälkeen; toisen liuoksen sumutuksen mainittua alustaa vasten, jolloin osa nestekaasusta purkautuu höyrynä ja jäljelle jääneen nestekaasuosuuden sisältävä toinen liuos joutuu yhteyteen alustan kanssa peittäen sen; sekä 20 nestekaasun jäljellä olevan osuuden ja liuottimen höyrystymisen, jolloin kiin- ; teä aines jää kerrostumana alustan päälle. I I » I

: > * ’ ’ 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäi- “ “ nen liuos on kyllästetty liuos.

.';'. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuotinpitoi- 25 suus on vähintään se, mikä tarvitaan estämään olennaisesti nestekaasun laajentumisen jälkeinen jähmettyminen. t t I I a f »

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nestekaa-•:'. su on nestemäistä hiilidioksidia.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuotin on ; 30 jokin orgaaninen liuotinaine, esimerkiksi metanoli tai asetoni. » 6 115119

5 115119

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen liuos ja kiinteän aineksen pitoisuus on noin 10 paino-% adipiinihappoa me-tanolissa.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuotin on 5 metanolia, nestekaasu on nestemäistä hiilidioksidia ja liuottimen liuotinainepitoisuus suhteessa nestekaasuun on noin 15 paino-% metanolia nestemäisessä hiilidioksidissa.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuotin on metanolia, nestekaasu on nestemäistä hiilidioksidia ja liuottimen liuotinainepitoi- 10 suus suhteessa nestekaasuun on noin 15 paino-% metanolia nestemäisessä hiilidioksidissa.