FI117790B - Method and apparatus for coating materials - Google Patents

Method and apparatus for coating materials Download PDF

Info

Publication number
FI117790B
FI117790B FI20050549A FI20050549A FI117790B FI 117790 B FI117790 B FI 117790B FI 20050549 A FI20050549 A FI 20050549A FI 20050549 A FI20050549 A FI 20050549A FI 117790 B FI117790 B FI 117790B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
aerosol particles
particles
substrate
glass
flame
Prior art date
Application number
FI20050549A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20050549A0 (en
FI20050549A (en
Inventor
Kai Asikkala
Markku Rajala
Joe Pimenoff
Jussi Wright
Original Assignee
Beneq Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beneq Oy filed Critical Beneq Oy
Priority to FI20050549A priority Critical patent/FI117790B/en
Publication of FI20050549A0 publication Critical patent/FI20050549A0/en
Publication of FI20050549A publication Critical patent/FI20050549A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI117790B publication Critical patent/FI117790B/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • B05D1/08Flame spraying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B1/00Preparing the batches
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/129Flame spraying

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Description

, / 1177901 ;jii, / 1177901; jii

Menetelmä ja laite materiaalin pinnoittamiseksiMethod and apparatus for coating material

Keksinnön kohteena on menetelmä materiaalin pinnoittamiseksi, jossa menetelmässä 5 muodostetaan raaka-aineista hiukkasia, ohjataan hiukkasia kaasu virralla, erotetaan hiukkasvirrasta aerodynaamiselta halkaisijaltaan yli d mikrometrin suuruiset hiukkaset ja ohjataan termoforeesin avulla alle d mikrometriä pienemmät hiukkaset pinnoitettavan materiaalin pinnalle. Aerodynaaminen halkaisija d on tyypillisesti 0,1 - 10 mikrometriä.The present invention relates to a method for coating a material comprising forming particles from the raw materials, directing the particles with a gas stream, separating particles having an aerodynamic diameter greater than d micrometres from the particle stream, and directing particles smaller than d micrometres by thermophoresis. The aerodynamic diameter d is typically 0.1 to 10 micrometers.

10 Edelleen keksinnön kohteena on pinnoituslaitteisto, jossa laitteessa on välineet hiukkasten synnyttämiseksi, yli d mikrometrin hiukkasten keräämiseksi sekä alle d ' mikrometriä pienempien hiukkasten ohjaamiseksi pinnoitettavalle pinnalle.The invention further relates to a coating apparatus comprising means for generating particles, collecting particles greater than d micrometers and guiding particles smaller than d 'micrometers to the surface to be coated.

Aerodynaaminen halkaisija d on tyypillisesti 0,1 - 10 mikrometriä. ' * 15 On tunnettua ruiskuttaa kiinteää ainetta liekkiruiskutuslaitteistolla. Kyseisessä menetelmässä ruiskutettava aine syötetään liekkiruiskuun kiinteinä hiukkasina, jotka liekkiruiskutuslaitteella ruiskutetaan haluttuun kohteeseen. Hiukkaskoon pienentyessä likaantuu ja tukkiintuu liekkiruiskutuslaitteisto kuitenkin helposti. Niinpä jo esimerkiksi alle 20 mikrometrin kokoisten hiukkasten ruiskuttaminen liekkiruiskutuslaitteistolla on .···. 20 hankalaa ja liekkiruiskutuslaitteisto tukkiintuu helposti ja on rakenteeltaan kallis.The aerodynamic diameter d is typically 0.1 to 10 micrometers. '* 15 It is known to spray solid matter with flame spraying equipment. In this method, the substance to be injected is introduced into the flame spray as solid particles which are injected into the desired object by a flame spray device. However, as the particle size decreases, flame spraying equipment easily becomes clogged and clogged. Thus, for example, the spraying of particles smaller than 20 micrometers with flame spraying equipment is. 20 cumbersome and flame spraying equipment clogs easily and is expensive in construction.

* · ·* · ·

Edelleen ongelmana on, että ruiskutettava kiinteä aine on liekkiruiskutuksen aikana • · · * ; .·. useassa eri faasissa ollen osaksi höyryä, osaksi sulaa ainetta ja osittain sulanutta ainetta ja • il ··* · .···. aineen jäähtyessä lopputulos on epätasainen.A further problem is that the solid to be sprayed is flame spray • · · *; . ·. in several phases, being partly vapor, partly molten, and partly molten, and • il ·· * ·. ···. when the substance cools, the result is uneven.

• · • * · * * • · * • · * t 25 US-patentissa 3 883 336 on esitetty laitteisto, jossa liekkiruiskuun tuodaan piitetrakloridia • m · sumuna kantokaasuna toimivan hapen avulla. Edelleen kyseisessä julkaisussa on esitetty, . että liekkiruiskun liekkiin suihkutetaan ulkopuolelta aerosolia lasin valmistamiseksi.U.S. Patent 3,883,336 discloses an apparatus for introducing silicon tetrachloride into a flame spray by means of oxygen acting as a carrier gas. Further, that publication states:. that the aerosol is sprayed on the outside of the flame gun to produce the glass.

• · ® .***. Kyseinen laitteisto on hyötysuhteeltaan huono ja piitetrakloridin syöttäminen höyrynä t * * . kantokaasun avulla laitteeseen on hidasta, sillä jos piitetrakloridia on kantokaasuun * * * 30 nähden liikaa, se nukleoituu suuremmiksi pisaroiksi, eikä näin ollen riittävän pieniä• · ®. ***. The apparatus in question is of poor efficiency and the supply of silicon tetrachloride as steam t * *. carrier gas to the device is slow because if too much silica tetrachloride * * * 30 is carried, it will nucleate into larger droplets and therefore not small enough

• · T• · T

. hiukkasia saada ruiskutettua. i * ···*· • * ··*··-• · 2 117790. get the particles sprayed. i * ··· * · • * ·· * ·· - • · 2 117790

Suomalaisessa patentissa FI 98832 on esitetty menetelmä ja laitteisto, jossa ruiskutettava aine johdetaan nestemäisessä muodossa liekkiin ja pisaroitetaan kaasun avulla olennaisesti liekin läheisyydessä siten, että pisaroitus ja liekin muodostus tapahtuvat 5 samassa laitteessa. Edelleen kyseisessä julkaisussa on esitetty, että laitteessa on välineet nestemäisen aineen johtamiseksi liekkiin ja välineet kaasun johtamiseksi ruiskutettavaan nesteeseen siten, että kaasu pirskottaa ruiskutettavan nesteen pisaroiksi olennaisesti liekin läheisyydessä, jolloin pisaroitus tapahtuu samassa laitteessa liekin muodostuksen kanssa.Finnish patent FI 98832 discloses a method and apparatus in which the substance to be injected is introduced into a flame in liquid form and gas-dropping substantially in the vicinity of the flame so that the droplet and flame-forming take place in the same apparatus. Further, that publication discloses that the device has means for introducing a liquid substance into a flame and means for introducing a gas into the liquid to be injected such that the gas sprays into droplets substantially in the vicinity of the flame, whereby the drop occurs in the same apparatus.

Kyseinen laitteisto on pinnoitushyötysuhteeltaan huono ja pinnoitteeseen saattaa joutua 10 erikokoisia hiukkasia, sillä jos pirskotettava nestepisara on liian suuri, muodostaa se niin kutsuttuja jäännöshiukkasia (engl. residual particle), joiden aerodynaaminen halkaisija voi olla useita satoja nanometrejä tai jopa useita mikrometrejä tai kymmeniä mikrometrejä. Tällaiset jäännöshiukkaset ovat usein pinnoitusprosessille haitallisia. .The apparatus is poor in coating efficiency and may have particles of 10 different sizes in the coating because, if the liquid droplet is too large, it produces so-called residual particles with an aerodynamic diameter of several hundred nanometers or even several micrometers or tens of micrometers. Such residual particles are often detrimental to the coating process. .

15 US patentissa 5 622 750 on kuvattu eräs tapa lasikerrosten muodostamiseksi liekkihydrolyysipinnoitusmenetelmää (FHD eli Flame Hydrolysis Deposition) menetelmää käyttäen. Em. Patentissa kuvatussa menetelmässä lasin valmistuksessa ' Λ tarvittavat lähtöaineet sekoitetaan yhteen liuokseksi, josta liuoksesta muodostetaan aerosolipisaroita, jotka aerosolipisarat johdetaan kantokaasun mukana polttimeen ja ' 20 edelleen liekkiin. Termisenä reaktorina toimivassa liekissä aerosoli pisaroista muodostuu * aerosolihiukkasia. Jotka aerosolihiukkaset edelleen termoforeesin vaikutuksesta • ...US Patent 5,622,750 discloses one way of forming glass layers using a Flame Hydrolysis Deposition (FHD) method. Em. In the process described in the patent, the starting materials required for the manufacture of glass are mixed together to form an aerosol droplet, which aerosol droplets are carried with the carrier gas to the burner and then to the flame. In a thermal reactor flame, aerosol droplets form * aerosol particles. Which aerosol particles still under the influence of thermophoresis • ...

• * * · • ohjautuvat pinnoitettavalle substraatille muodostaen lasimateriaalipinnoitteen.• * * · • guide to the substrate to be coated to form a glass material coating.

• · * · ·**· Tasalaatuisen ja tasavahvan pinnoitekerroksen aikaansaamiseksi substraattia liikutellaan • · * • ;*; liekkiin nähden poikittaissuuntaisessa tasossa edestakaisin pinnoituksen aikana.• · * · · ** · To achieve a uniform and strong coating layer, the substrate is moved • · * •; *; in a plane transverse to the flame during recoating.

• · * t :***: 25 • · ·• · * t: ***: 25 • · ·

Patentissa US 5 662 750 esitetyssä FHD-menetelmässä, samoin kuin myös muissa : tunnetuissa menetelmissä, joissa käytetään liekkiä, plasmaa tai jotain muuta termistäThe FHD process disclosed in U.S. Patent No. 5,662,750, as well as other known methods employing a flame, plasma or other term

Ml :'*** reaktoria synnyttämään lähtöaineista nanometrien kokoluokkaa olevia aerosolihiukkasia,M1: '*** reactor to produce nanosized aerosol particles of feedstock,

«M«M

,*! : ohjautuvat pinnoitteen muodostavat aerosolihiukkaset pinnoitettavaan kohteeseen • · · • · 30 olennaisesti termoforeesin vaikutuksesta. Ts. termisenä reaktorin tms., ja sitä * * ' 'f •# merkittävästi kylmemmän substraatin välisestä lämpötilagradientista johtuen termisessä • · • · * · · * · 3 117790 reaktorissa muodostuvat aerosolihiukkaset ajautuvat lämpöliikkeensä ja siitä aiheutuvien keskinäisten törmäysten vaikutuksesta kohti substraattia. Aerosolihiukkasten pienestä koosta ja vähäisestä massasta johtuen niiden liekistä saamalla, substraattia kohti suuntautuvalla liikemäärällä (massa x nopeus) on termoforeesiin verrattuna vähäinen 5 merkitys aerosolihiukkasten kuljettamisessa substraatin pinnalle., *! : The guiding coating aerosol particles to the target to be coated • · · • · 30 are substantially affected by thermophoresis. Ts. due to the temperature gradient between the reactor, etc., and the * * '' f • # significantly cooler substrate, the aerosol particles formed in the thermal 117790 reactor drift as a result of their heat movement and the resulting collisions with the substrate. Due to the small size and low mass of the aerosol particles, their flame impartation to the substrate (mass x velocity) has little relevance to the transport of aerosol particles to the surface of the substrate compared to thermophoresis.

Suomalaisessa patentissa FI 111 939 on kuvattu nesteliekkiruiskutusmenetelmä, jossa käytettäessä termistä reaktoria, kuten esimerkiksi liekkiä muodostamaan lasipinnoittecn aikaansaamisessa tarvittavia aerosolihiukkasia, niin sen sijaan että aerosolihiukkaset 10 liikkuisivat pinnoitettavalle substraatille olennaisesti ainoastaan termoforeesin synnyttämien voimien vaikutuksesta, järjestetään sopivan paine-eron avulla termisessä reaktorissa syntyvien aerosolihiukkasten ja kaasujen virtaus mainitulta reaktorilta kohti substraattia. Tällöin paine-erosta aiheutuvan kaasuvirtauksen mukana liikkuvilla aerosolihiukkasilla on merkittävä termoforeettiset voimat ylittävä liikemäärä, jolloin f 15 tämän liikemäärän vaikutuksesta aerosolihiukkaset törmäävät ja kiinnittyvät substraattiin, ts. lasipinnoilleen muodostus substraatille tapahtuu ns. impaktioon perustuen. Patentissa kuvatulla menetelmällä ei kuitenkaan voida pinnoittaa erittäin pienillä hiukkasilla, joiden aerodynaaminen halkaisija on vain muutaman nanometrin tai muutaman kymmenen nanometrin suuruinen vaan nämä hiukkaset seuraavat kaasuvirtausta eivätkä impaktoidu .1··. 20 pinnoitettavaan substraattiin.Finnish patent FI 111 939 describes a liquid flame spraying method in which using a thermal reactor, such as a flame, to form aerosol particles necessary for providing glass coating, instead of moving the aerosol particles 10 onto the substrate to be coated, the flow of gases from said reactor towards the substrate. In this case, the aerosol particles traveling with the gas flow due to the pressure difference have a significant amount of motion exceeding the thermophoretic forces, whereby by this momentum the aerosol particles collide and adhere to the substrate, i.e. their glass surfaces are formed on the substrate. based on impact. However, the process described in the patent cannot be coated with very small particles having an aerodynamic diameter of only a few nanometers or a few tens of nanometers, but these particles follow the gas flow and do not influence .1 ··. 20 to the substrate to be coated.

• · · • 1 ·• · · • 1 ·

• · t · ;A• · t ·; A

: Muutaman nanometrin tai muutaman kymmenen nanometrin suuruiset hiukkaset omaavat ’ • · Φ · .2·. erittäin suuren ominaispinta-alan ja siksi ne ovat tärkeitä erityisesti sellaisissa • » · i pinnoitteissa, joissa vaaditaan suurta pintaenergiaa. Esimerkkinä tällaisesta pinnoitteesta • · · · 25 ja/tai pinnan modifioinnista voidaan mainita lasikappaleen värjäys, joka perustuu siihen, • 1 » että lasin pintaan ohjataan lasia värjääviä metalliyhdisteitä erittäin pieninä hiukkasina.: Particles of a few nanometers or a few tens of nanometers have '• · Φ · .2 ·. very high specific surface area and are therefore important especially for coatings that require high surface energy. As an example of such a coating, · · · · 25 and / or surface modification can be mentioned the coloring of a glass body based on the fact that • the glass surface is used to control glass coloring metal compounds in the form of very small particles.

; Pienen hiukkaskoon ansiosta mainitut metalli yhdisteet diffundoituvat ja liukenevat ;3· lasimatriisiin värjäten samalla lasin.; Due to its small particle size, said metal compounds diffuse and dissolve; · into the glass matrix while staining the glass.

»·· • · * 1 · • ·· * · 1 ••a1 • · 2 • 1 · · · 3 Φ · · · 1 f 1 : : 1 1 7790 :· i 4 Ϊ»·· • · * 1 · • ·· * · 1 •• a1 • · 2 • 1 · · · 3 Φ · · · 1 f 1:: 1 1 7790: · i 4 Ϊ

Nyt käsillä olevan keksinnön pääasiallisena tarkoituksena on saada aikaan menetelmä ja laitteisto, joi 1 la suuruusluokaltaan nanometrien (1 -500 nm) suuruisilla hiukkasilla voidaan pinnoittaa materiaalia yksinkertaisesti ja edullisesti.The main object of the present invention is to provide a method and apparatus which can be used to simply and inexpensively coat material with nanoparticles (1 to 500 nm).

5 Keksinnön mukaiselle menetelmälle pinnoitteen muodostamiseksi, jossa menetelmässä synnytetään aerosolihiukkasia, jotka mainitut hiukkaset johdetaan kaasuvirtauksen mukana substraatin pinnalle on tunnusomaista se että aerosolihiukkaset johdetaan ensin impaktoitumaan impaktiokeräimelle, joka oleellisesti poistaa hiukkassuihkusta aerodynaamista halkaisijaa d suuremmat hiukkaset, jonka jälkeen aerosolihiukkaset 10 johdetaan lämmitetyn pinnan ja substraatin väliin, jolloin lämmitetyn pinnan ja substraatin välisestä lämpötilaerosta ΔΤ aiheutuva termoforeettinen voima kerää halkaisijaa d pienemmät hiukkaset substraatille. Aerodynaaminen halkaisija d on tyypillisesti 0,1 - 10 mikrometriä. Impaktiokeräimen jälkeen kaasuvirtauksen annetaan laajentua, jolloin sen nopeus pienenee ja termoforeettisen keräyksen tehokkuus paranee.The method of forming a coating according to the invention, wherein the aerosol particles are generated, said particles being conducted along with the gas stream to the surface of the substrate, characterized in that the aerosol particles are first conducted to , whereby the thermophoretic force due to the temperature difference ΔΤ between the heated surface and the substrate collects particles smaller than the diameter d on the substrate. The aerodynamic diameter d is typically 0.1 to 10 micrometers. After the impact collector, the gas flow is allowed to expand, thereby decreasing its speed and improving the efficiency of the thermophoretic collection.

15 Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää lasin värjäykseen siten, että pinnoitettavalle pinnalle kerätyt nanokokoiset hiukkaset sisältävät lasia värjäävää yhdistettä ja että lasihiukkaset diffundoituvat ja liukenevat pinnoitettavan lasin pintakerrokseen värjäten sen. Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttäöä myös fotokatalyyttisen pinnan tai toiminnallisen pinnan tuottamiseen substraatin pinnalle.The process of the invention can be used to color a glass so that the nanoparticulate particles collected on the surface to be coated contain a glass coloring compound and that the glass particles diffuse and dissolve in the surface layer of the glass to be coated. The method of the invention can also be used to produce a photocatalytic surface or a functional surface on a substrate surface.

20 ··· Keksinnön mukaiselle laitteelle pinnoitteen muodostamiseksi jossa laitteessa on välineet • 1·· • aerosolihiukkasten synnyttämisseksi ja välineet aerosolihiukkasten kuljettamiseksi • · * · ;***; kaasuvirtauksen mukana on tunnusomaista se, että laitteessa on välineet prosessin • :1; kannalta ei-toivottujen aerosolihiukkasten keräämiseksi impaktion avulla ja välineet 25 toivottujen aerosolihiukkasten keräämiseksi substraatille termoforeesin avulla.A device for forming a coating according to the invention, the device having means for generating aerosol particles and means for conveying aerosol particles; the gas flow is characterized by the fact that the device is equipped with a process: •: 1; and means for collecting unwanted aerosol particles on the substrate by thermophoresis.

:#i : Keksinnön olennainen ajatus on, että nanokokoiset hiukkaset voidaan synnyttää • 1 · : : prosessissa ilman suurta yhdenkokoisuus, eli monodispersiivisyysvaatimusta, erottaa : hiukkasvirrasta haitalliset suuret hiukkaset ja kerätä tehokkaasti nanokokoiset hiukkaset , • · 30 pinnoitettavan materiaalin pinnalle.: #i: The essential idea of the invention is that nanoparticles can be generated • 1 ·:: in a process without a large uniform size, i.e., monodispersity requirement, separates: harmful particles from the stream of particles and efficiently collects nanoparticles, • · on the surface of the material to be coated.

• · • k1 ···· • · ...• · • k1 ···· • · ...

· 1 1 · 5 117790· 1 1 · 5 117790

Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa termisessä reaktorissa tai muulla tavoin aikaansaadut aerosolihiukkaset ohjataan kaasuvirtauksen mukana suutinosan lävitse kohti impaktiopintaa. Kaasuvirtauksen nopeus on sellainen, että tiettyä kokoa suuremmat f aerosolihiukkaset impaktoituvat impaktiopinnalle, ko. kokoa pienempien hiukkasten f 5 seuratessa kaasuvirtausta. Kaasuvirtaus ohjataan seuraavaksi kulkemaan lämmitetyn pinnan ja pinnoitettavan pinnan välistä siten että pintojen lämpötilaerosta aiheutuva { termoforeettinen voima ohjaa hiukkaset pinnoitettavalle pinnalle.In a preferred embodiment of the invention, the aerosol particles generated in the thermal reactor or otherwise are guided along the gas flow through the nozzle portion towards the impact surface. The velocity of the gas stream is such that particles larger than a given size f are exposed to the impact surface, i. particles smaller in size f 5 follow the gas flow. The gas flow is then directed to pass between the heated surface and the surface to be coated so that the {thermophoretic force due to the temperature difference between the surfaces directs the particles to the surface to be coated.

Keksinnön etuna on se, että termoforeettinen voima ei riipu hiukkasten tuottotavasta eikä 10 tuottolämpötilasta vaan ainoastaan pinnoitettavan pinnan ja lämmitetyn pinnan välisestä lämpötilaerosta. Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa pinnoitettava kappale on jatkuvassa prosessissa valmistettava tuote, kuten tasolasi (float-lasi), keraaminen laatta tai metallilevy, joka kulkee valmistuslinjassa pinnoitusyksikön lävitse, jolloin pinnoitettava materiaali ei merkittävästi lämpene lämmitetyn pinnan vaikutuksesta ja 15 termoforeettinen voima on edullisesti tasainen.An advantage of the invention is that the thermophoretic force does not depend on the mode of production of the particles nor on the production temperature, but only on the temperature difference between the surface to be coated and the heated surface. In a preferred embodiment of the invention, the object to be coated is a product manufactured in a continuous process, such as a float glass, ceramic tile or metal plate passing through a coating unit in a production line, whereby the material to be coated is not significantly heated by the heated surface.

Keksinnön etuna on, että nanohiukkasista muodostettu pinnoite saadaan tuotettua nopeasti, edullisesti ja yksivaiheisesti. Täten esillä olevan keksinnön avulla päästään j tunnetun tekniikan tason menetelmiä huomattavasti parempaan nanohiukkasilla tehtävän ' ;*J*. 20 pinnoittamisen hallintaan. Tämä mahdollistaa edelleen esimerkiksi korkeampilaatuisten .·. värillisten lasipintojen valmistamisen. ; Φ · · · • · • · · • * · · · [ * · · « ; * * * · Seuraava esimerkkien avulla suoritettava keksinnön yksityiskohtaisempi selitys * * * • ;*· havainnollistaa alan ammattimiehelle edelleen selvemmin keksinnön edullisia · • * · · 25 suoritusmuotoja sekä keksinnöllä tunnettuun tekniikan tasoon saavutettavia etuja.An advantage of the invention is that the coating formed from nanoparticles can be produced quickly, advantageously and in a single step. Thus, the present invention achieves a much better state of the art in nanoparticles than the prior art methods. 20 coating control. This will continue to allow higher quality, for example. making colored glass surfaces. ; Φ · · · • [[[* * * * *;; The following detailed description of the invention, by way of example, will further illustrate to the person skilled in the art the preferred embodiments of the invention as well as the advantages of the prior art.

··· : Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa ··* :***: Kuva 1 havainnollistaa periaatteellisesti tunnettua tekniikan tasoa *·· X ; Kuva 2 havainnollistaa tunnetun tekniikan avulla synnytettävien hiukkasten • «· • « 30 syntymekanismeja • · *t Kuva 3 havainnollistaa periaatteellisesti keksinnön erästä edullista suoritusmuotoa ····· • · ····· * · : 6 ; Y 117790···: The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which: ·· *: ***: Figure 1 illustrates the principle of prior art * ·· X; Figure 2 illustrates the mechanisms of formation of particles produced by the prior art. Figure 3 illustrates in principle a preferred embodiment of the invention ····· • · 6; Y 117790

Kuvassa l on esitetty tunnettu tekniikan taso pinnoitettaessa materiaalia esimerkiksi suomalaisessa patentissa FI98832 esitetyllä tavalla. Liekkiruiskulla 101 muodostetaan liekki 108 ruiskutettavan aineen ruiskuttamiseksi. Liekkiruiskuun 101 tuodaan tarvittavat 5 kaasut kaasukanavia 102,103 ja 104 pitkin. Kaasukanavia 102,103 ja 104 pitkin tuodaan liekin muodostavat polttokaasut, ruiskutettavan nesteen pirskotuskaa.su ja mahdollinen reaktion hallintaa varten tuotettava kaasu. Ruiskutettava aine syötetään nestemäisessä muodossa liekkiruiskuun 101 nestekanavaa 105 pitkin. Ruiskutettava neste siirretään nestekanavaa 105 pitkin pumppaamalla sitä ruiskupumpulla 106. Liekkiruiskun päässä on 10 suutin 107, jossa polttokaasut sytytetään liekin aikaansaamiseksi ja jossa ruiskutettava neste pisaroitetaan pirskotuskaasun avulla. Nestepisarat johdetaan kaasuvirtauksen avulla liekkiin 108, jossa neste haihtuu ja ruiskutettavassa aineessa olevat metalliyhdisteet muodostavat hiukkasia tavalla, jota on tarkemmin havainnollistettu kuvassa 2. Syntyneet hiukkaset ohjataaan edelleen kaasuvirtauksen avulla pinnoitettavalle pinnalle 109. Koska 15 hyvin pienet, tyypillisesti alle 100 nm hiukkaset, 110 seuraavat mielellään kaasuvirtausta, ajautuvat ne helposti pois pinnan läheisyydestä tarttumatta pintaan (englanniksi radial jet effect) Ml, jolloin menetelmän keräyshyötysuhde on tyypillisesti huono. Prosessissa mahdollisesti syntyvät, ei-toivotut isot hiukkaset (aerodynaaminen halkaisija tyypillisesti yli 1 mikrometri) 112 sen sijaan impaktoituvat pinnoitettavalle pinnalle 109, jolloin ? ·1·1· 20 pinnoituksen kannalta haitalliset isot hiukkaset 112 kerääntyvät pinnoitettavalle pinnalle .J. 109 paremmalla hyötysuhteella kuin pinnoituksen kannalta toivottavat pienet hiukkaset « · · · : no.Figure 1 shows a known state of the art in coating a material as described, for example, in Finnish patent FI98832. Flame spray 101 is used to generate flame 108 for spraying the material to be injected. The flame spray 101 is supplied with the required gases 5 through gas channels 102,103 and 104. The flue-forming combustion gases, the sputtering fluid of the liquid to be injected and any gas produced for controlling the reaction are introduced through the gas channels 102,103 and 104. The substance to be injected is supplied in liquid form to the flame spray 101 along the liquid passage 105. The liquid to be injected is conveyed along the fluid passage 105 by pumping it through a syringe pump 106. At the end of the flamethrower 10 there is a nozzle 107 in which the combustion gases are ignited to produce a flame and in which the liquid to be injected is sprayed. Liquid droplets are conducted through a gas stream to flame 108 where the liquid evaporates and the metal compounds in the injectable material form particles as further illustrated in Figure 2. The resulting particles are further directed to the gas-coated surface 109. Since 15 very small, typically less than 100 nm gas flow, they easily drift away from the surface without adhering to the surface (radial jet effect) M1, which typically has a poor collection efficiency. On the other hand, any undesired large particles (aerodynamic diameter typically greater than 1 micrometer) 112 generated in the process, on the other hand, are impacted on the surface to be coated 109, whereby? · 1 · 1 · 20 large particles 112 that are harmful to the coating build up on the surface to be coated .J. 109 better efficiency than the small particles desired for coating «· · · no.

• · · ·1·· *·· • · • ♦ «·· • ;1; Kuva 2 havainnollistaa tunnetun tekniikan avulla synnytettävien hiukkasten «·· 1 ·’“· 25 syntymekanismeja. Neste pisaroitetaan esimerkiksi kuvan 1 mukaisella laitteella. Mikäli »·· pisaran 201 koko on riittävän pieni ja se saa riittävästi lämpöenergiaa liekistä 108, : :1j haihtuu pisarassa 201 oleva nestekomponentti kokonaan ja liekkiin vapautuu Φ · metalliyhdisteitä 202. Nämä yhdisteet voivat nukleoitua suoraan 203 tai reagoida ensin ··· · X ; esimerkiksi hapen kanssa muodostaen metallioksidihiukkasia, jotka välittömästi • · · * · 30 nukleoituvat 204. Nukleoituneet hiukkaset kasvavat agglomeraation ja sintrautumisen > • 1 • e kautta halkaisijaltaan 10-100 nm kokoisiksi hiukkasiksi 110. Tämä reitti on toivottu Φ · · 7 117790 pienhiukkasten muodostumisreitti 205. Mikäli neste ei kokonaan haihdu pisaroitetusta pisarasta 201 esimerkiksi siitä syystä, että pisara on liian suuri tai haihduttamiseen on käytettävissä liian vähän energiaa, syntyy pisarasta niin kutsuttu jäännöshiukkanen 112, jonka koko on huomattavasti pienhiukkasia 110 suurempi. Tällaiset hiukkaset ovat 5 pinnoitusproscssin kannalta usein ei-toivottavia, mutta tunnetun tekniikan mukaisissa menetelmissä niiden syntymistä on hyvin vaikea tai mahdoton kokonaan estää.• · · · 1 ·· * ·· • · • ♦ «·· •; 1; Figure 2 illustrates the mechanisms of the prior art particle generation of · ·· 1 · ““ · 25. The liquid is dripped, for example, with the apparatus of Figure 1. If the size of the droplet 201 is small enough and receives sufficient heat energy from the flame 108,: 1j the liquid component in droplet 201 is completely evaporated and liek · metal compounds 202 are released into the flame. These compounds may directly nucleate 203 or react first ··· · X; for example, with oxygen to form metal oxide particles which immediately • · · * · 30 nucleate 204. The nucleated particles grow through agglomeration and sintering to> • 1 • e to form particles of 10-100 nm in diameter 110. This pathway is desirable Φ · · 7117790 If the liquid does not completely evaporate from the droplet droplet 201, for example because the droplet is too large or too little energy is available for evaporation, the droplet produces a so-called residual particle 112, which is considerably larger in size than the small particles 110. Such particles are often undesirable for the coating process, but in the prior art methods are very difficult or impossible to prevent.

Kuva 3 havainnollistaa käsillä olevan keksinnön erästä edullista suoritusmuotoa.Figure 3 illustrates a preferred embodiment of the present invention.

Liekkiruiskulla 101 muodostetaan liekki 108 ruiskutettavan aineen ruiskuttamiseksi.Flame spray 101 is used to generate flame 108 for spraying the material to be injected.

10 Liekkiruiskuun 101 tuodaan tarvittavat kaasut kaasukanavia 102,103 ja 104 pitkin.10 The flame spray 101 is supplied with the necessary gases through the gas channels 102,103 and 104.

Kaasukanavia 102,103 ja 104 pitkin tuodaan liekin muodostavat polttokaasut, ruiskutettavan nesteen pirskotuskaasu ja mahdollinen reaktion hallintaa varten tuotettava kaasu. Ruiskutettava aine syötetään nestemäisessä muodossa liekkiruiskuun 101 nestekanavaa 105 pitkin. Ruiskutettava neste siirretään nestekanavaa 105 pitkin 15 pumppaamalla sitä ruiskupumpulla 106. Liekkiruiskun päässä on suutin 107, jossa polttokaasut sytytetään liekin 108 aikaansaamiseksi ja jossa ruiskutettava neste pisaroitetaan pirskotuskaasun avulla. Nestepisarat johdetaan kaasuvirtauksen avulla .The flue-forming combustion gases, the spray gas for the liquid to be injected and any gas produced for reaction control are introduced through the gas channels 102,103 and 104. The substance to be injected is supplied in liquid form to the flame spray 101 along the liquid passage 105. The liquid to be injected is conveyed along the liquid passage 105 by pumping it by means of a syringe pump 106. At the end of the flamethrower is a nozzle 107 in which the combustion gases are ignited to produce a flame 108 and wherein the injectable liquid is dripped by the spray gas. Liquid droplets are conducted through a gas stream.

liekkiin 108, jossa neste haihtuu ja ruiskutettavassa aineessa olevat metalliyhdisteet j muodostavat hiukkasia tavalla, jota on tarkemmin havainnollistettu kuvassa 2. Syntyvät ·*ϊ*. 20 hiukkaset ohjataan kohti impaktiopintaa 301, jollaisena voi toimia esimerkiksi pyörivä « ··· kvartsilasi-, tai ahamiinioksidiputki, jolloin vältytään impaktiopinnan 301 taipuminen ··*· • ;*· liekin 108 lämmön vaikutuksesta. Impaktiopinta 301 kerää hiukkasvirrasta 302 suuret ··* · ·*“· jäännöshiukkaset 112, kun taas pienhiukkaset 110 ohjautuvat kaasuvirtauksen 111 *·· : mukana termoforeesi yksi kköön 303. Termoforeesiyksikkö koostuu lämmitettävistä :***: 25 pinnoista 304 sekä pinnoitettavasta pinnasta 109. Kaasuvirtaus 111 leviää impaktiopinnan 301 jälkeen laajemmalle alueelle, jolloin kaasun virtausnopeus oleellisesti pienenee.to flame 108, where the liquid evaporates and the metal compounds j in the material to be sprayed form particles, as further illustrated in Figure 2. Generate · * ϊ *. The particles are guided towards the impact surface 301, such as a rotating tube of quartz glass or ahamine oxide, which avoids bending of the impact surface 301 by the heat of the flame 108. The impact surface 301 collects from the particle stream 302 the large ·· * · · * “· residual particles 112, while the small particles 110 are guided by the gas flow 111 * ··: with thermophoresis one to 303. The thermophoresis unit consists of heated: ***: 25 surfaces 304. The gas flow 111 spreads beyond the impact surface 301 to a wider area, thereby substantially reducing the gas flow rate.

Lämpötilaero lämmitettävän pinnan 304 ja pinnoitettavan pinnan 109 välillä saa aikaan < : .· termoforeettisen voiman, jonka vaikutuksesta pienhiukkaset 110 kulkeutuvat : pinnoitettavalle pinnalle 109. Lämmitettävän pinnan 304 kokoa, etäisyyttä * * · • · 30 pinnoitettavasta pinnasta 109 ja lämmitettävän pinnan 304 ja pinnoitettavan pinnan 109 * . lämpötilaeroa voidaan muuttaa suhteellisen laajalla alueella, jolloin termoforeettinen ♦ · ***** ♦ · 117790The temperature difference between the heated surface 304 and the coated surface 109 provides <: · a thermophoretic force that causes the fine particles 110 to migrate to: the coated surface 109. The size, distance * * · • · 30 of the coated surface 109 and the heated surface 304 109 *. the temperature difference can be changed over a relatively wide range, so that the thermophoretic ♦ · ***** ♦ · 117790

• ; S•; S

keräystehokkuus saadaan suureksi ja täten koko pinnoitusprosessin hyötysuhde hyväksi.the collection efficiency is high and thus the efficiency of the entire coating process is good.

Impaktiopintaa 301 voidaan kuumentaa esimerkiksi polttimella 305, jolloin impaktiopinnalle 301 kerääntyvät jäännöshiukkaset 112 saadaan sintrattua kiinni impaktiopintaan 301, ja ne eivät täten pääse irtoamaan ja kulkeutumaan pinnoitettavalle 5 pinnalle 109. 'sThe impact surface 301 can be heated, for example, by a burner 305, whereby the residual particles 112 accumulating on the impact surface 301 can be sintered onto the impact surface 301 and thus cannot be detached and transported to the surface 59 to be coated.

Esimerkkinä kuvan 3 mukaisesta edullisesta suoritusmuodosta tarkastellaan tasolasin värjäystä siniseksi. Liekkiruiskulla 101 muodostetaan liekki 108. Kaasukanavaa 102 pitkin tuodaan happikaasua tilavuusvirtauksella 15 1/min, kaasukanavaa 103 pitkin 10 tuodaan typpikaasua tilavuusvirtauksella 15 1/min ja kaasukanavaa 104 pitkin tuodaan vetykaasua tilavuusvirtauksella 30 1/min. Ruiskutettava aine on metanolia, johon on liuotettu kupari nitraatti a 11 g/100 ml ja kobolttinitraattia 18 g/100 ml. Ruiskutettava aine syötetään nestemäisessä muodossa liekkiruiskuun 101 nestekanavaa 105 pitkin tilavuusvirtauksella 5 ml/min. Ruiskutettava neste siirretään nestekanavaa 105 pitkin ; 15 pumppaamalla sitä ruiskupumpulla 106. Liekkiruiskun päässä on suutin 107, jossa polttokaasut sytytetään liekin 108 aikaansaamiseksi ja jossa ruiskutettava neste pisaroitetaan vetykaasun avulla. Nestepisarat johdetaan kaasuvirtauksen avulla liekkiin 108, jossa neste haihtuu ja ruiskutettavassa aineessa olevat metalliyhdisteet muodostavat CoxOy-Cu7Ow-hiukkasia reagoidessaan hapen kanssa, nukleoituessaan, sintrautuessaan ja ;*·*; 20 agglomeroituessaan. Syntyvät hiukkaset ohjataan kohti impaktiopintaa 301, jona toimii ··· pyörivä kvartsi lasiputki. Impaktiopinta 301 kerää hiukkasvirrasta 302 suuret • j*j jäännöshiukkaset 112, joiden koko on tyypillisesti yli 1 mikrometriä, kun taas • · · · :***· pienhiukkaset 110, joiden koko on alle 1 mikrometriä, ohjautuvat kaasuvirtauksen 111 * · · • :*; mukana termoforeesiyksikköön 303. Termoforeesiyksikkö koostuu lämmitettävistä f ··* » ·“*: 25 pinnoista 304, joiden lämpötila on 1000 °C sekä lämmitettävien pintojen 304 alapuolella kulkevasta tasolasista 109. Tasolasi voi kulkea joko tasolasin valmistusprosessissa (on-line) tai jossain valmistusprosessin ulkopuolisessa laitteessa (off-line). Kaasuvirtaus 111 leviää impaktiopinnan 301 jälkeen laajemmalle alueelle, jolloin kaasun virtausnopeus : oleellisesti pienenee. 300 - 700 °C lämpötilaero lämmitettävän pinnan 304 ja • · * * · 30 pinnoitettavan pinnan 109 välillä saa aikaan tennoforeettisen voiman, jonka • · * . vaikutuksesta pienhiukkaset 110 kulkeutuvat pinnoitettavalle pinnalle 109..As an example of the preferred embodiment of Figure 3, the blue coloration of the flat glass is considered. Flame spray 101 generates flame 108. Oxygen gas is introduced at 15 l / min through gas passage 102, nitrogen gas at 15 l / min is introduced through gas passage 103 and hydrogen gas at 30 l / min is supplied through gas passage 104. The substance to be injected is methanol dissolved in copper nitrate 11 g / 100 ml and cobalt nitrate 18 g / 100 ml. The substance to be injected is fed in liquid form to the flamethrower 101 along the liquid passage 105 at a flow rate of 5 ml / min. The liquid to be injected is passed along the fluid passage 105; 15 by pumping it with a syringe pump 106. At the end of the flamethrower is a nozzle 107 in which the combustion gases are ignited to produce a flame 108 and wherein the liquid to be injected is dripped with hydrogen gas. Liquid droplets are conducted through a gas stream to a flame 108 where the liquid evaporates and metal compounds in the material to be injected form CoxOy-Cu7Ow particles by reacting with oxygen, nucleation, sintering and; * · *; 20 agglomeration. The resulting particles are directed towards the impact surface 301, which is served by a ··· rotating quartz glass tube. The impact surface 301 collects from the particle stream 302 the large residual particles 112, typically larger than 1 micrometer, while the small particles 110, smaller than 1 micrometer, are directed by the gas stream 111 * · · •: *; included with thermophoresis unit 303. The thermophoresis unit consists of heated f ·· * »·“ *: 25 surfaces 304 with a temperature of 1000 ° C and flat glass 109. below the heated surfaces 304. The flat glass can pass either in the on-line manufacturing process or outside device (off-line). After the impact surface 301, the gas flow 111 spreads over a wider area, whereby the gas flow rate: substantially decreases. A temperature difference of 300 ° C to 700 ° C between the heated surface 304 and • · * * · 30 the coated surface 109 produces a tennophoretic force which is · · *. under the influence of the fine particles 110 migrate to the surface to be coated 109 ..

• * • · j 9 117790• * • · j 9 117790

Impaktiopintaa 301 kuumennetaan polttimella 305, jolloin impaktiopinnalle 301 kerääntyvät jäännöshiukkaset 112 saadaan sintrattua kiinni impaktiopintaan 301, ja ne eivät täten pääse irtoamaan ja kulkeutumaan pinnoitettavalle pinnalle 109. Lasipinnalle kiinnittyvät pienhiukkaset 110 diffundoituvat ja liukenevat lasiin, ja tuottavat täten 5 lasipintaan sinisen värin.The impact surface 301 is heated by a burner 305, whereupon the residual particles 112 accumulating on the impact surface 301 can be sintered onto the impact surface 301 and thus cannot be detached and transported to the surface to be coated 109. The small particles adhering to the glass surface

Toisena esimerkkinä kuvan 3 mukaisesta edullisesta suoritusmuodosta tarkastellaan '' keraamisen laatan pinnoittamista fotokatalyyttisellä titaanidioksidilla. Liekkiruiskulla 101 muodostetaan liekki 108. Kaasukanavaa 102 pitkin tuodaan happikaasua f 10 tilavuusvirtauksella 15 1/min, kaasukanavaa 103 pitkin tuodaan typpikaasua tilavuusvirtauksella 15 1/min ja kaasukanavaa 104 pitkin tuodaan vetykaasua tilavuusvirtauksella 30 1/min. Ruiskutettava aine on tetraetyyliortotitanaattia [Ti(OC2H5)4], TEOT. Ruiskutettava aine syötetään nestemäisessä muodossa liekkiruiskuun 101 nestekanavaa 105 pitkin tilavuusvirtauksella 7 ml/min. Ruiskutettava 15 neste siirretään nestekanavaa 105 pitkin pumppaamalla sitä ruiskupumpulla 106.As another example of a preferred embodiment of Figure 3, the coating of a ceramic plate with photocatalytic titanium dioxide is contemplated. Flame spray 101 produces a flame 108. Oxygen gas f 10 is introduced through the gas passage 102 at a flow rate of 15 1 / min, nitrogen gas is introduced at a flow rate of 15 l / min and hydrogen gas at a flow rate of 30 l / min. The substance to be injected is tetraethyl orthotitanate [Ti (OC2H5) 4], TEOT. The substance to be injected is fed in liquid form to the flamethrower 101 along the liquid passage 105 at a flow rate of 7 ml / min. The liquid to be injected 15 is conveyed along the fluid passage 105 by pumping it with a syringe pump 106.

Liekkiruiskun päässä on suutin 107, jossa polttokaasut sytytetään liekin 108 aikaansaamiseksi ja jossa ruiskutettava neste pisaroitetaan vetykaaasun avulla.At the end of the flamethrower is a nozzle 107 in which the combustion gases are ignited to produce a flame 108 and in which the liquid to be injected is sprayed with hydrogen gas.

Nestepisarat johdetaan kaasuvirtauksen avulla liekkiin 108, jossa lähtöaine muodostaaLiquid droplets are conducted through a gas stream to flame 108 where the starting material forms

Ti02-hiukkasia reagoidessaan hapen kanssa, nukleoituessaan, sintrautuessaan ja ·'·*: 20 agglomeroituessaan. Syntyvät hiukkaset ohjataan kohti impaktiopintaa 301, jona toimii ··· pyörivä keraaminen alumiinioksidiputki. Impaktiopinta 301 kerää hiukkasvirrasta 302 : ···# • :*· suuret jäännöshiukkaset 112, kun taas pienhiukkaset 110 ohjautuvat kaasuvirtauksen 111 f M t mukana termoforeesiyksikköön 303. Termoforeesiyksikkö koostuu lämmitettävistä * · · ; pinnoista 304, joiden lämpötila on 1000 °C sekä lämmitettävien pintojen 304 alapuolella • · · · 25 kulkevista keraamisista laatoista 109. Keraamiset laatat voivat kulkea joko keraamisten laattojen valmistusprosessissa (on-Iine) tai jossain valmistusprosessin ulkopuolisessa : Λ laitteessa (off-line). Kaasuvirtaus 111 leviää impaktiopinnan 301 jälkeen laajemmalle alueelle, jolloin kaasun virtausnopeus oleellisesti pienenee. 300-700 °C lämpötilaero ; lämmitettävän pinnan 304 ja pinnoitettavan pinnan 109 välillä saa aikaan • · · • * 30 termoforeettisen voiman, jonka vaikutuksesta pienhiukkaset 110 kulkeutuvat • · *. pinnoitettavalle pinnalle 109. Impaktiopintaa 301 kuumennetaan polttimella 305, jolloin • · • » · · » 10 1 1 7790 impaktipinnalle 301 kerääntyvät jäännöshiukkaset 112 saadaan sintrattua kiinni impaktiopintaan 301, ja ne eivät täten pääse irtoamaan ja kulkeutumaan pinnoitettavalle pinnalle 109. Keraamiselle laatalle kiinnittyvät pienhiukkaset 110 muodostavat laatan pintaan fotokatalyyttisen, mesohuokoisen pinnan.TiO2 particles reacting with oxygen, nucleation, sintering and · '· *: agglomerating. The resulting particles are guided toward the impact surface 301, which is operated by a ··· rotating ceramic alumina tube. The impact surface 301 collects from the particle stream 302: ··· # •: * · the large residual particles 112, while the small particles 110 are guided by the gas flow 111 f M t to the thermophoresis unit 303. The thermophoresis unit consists of heated * · ·; from surfaces 304 having a temperature of 1000 ° C and below heated surfaces 304 10 · Ceramic tiles 109. Ceramic tiles can pass either on-line or off-line in the ceramic tile process. The gas flow 111 spreads beyond the impact surface 301 to a wider area, thereby substantially reducing the gas flow rate. 300-700 ° C temperature difference; between the heated surface 304 and the coated surface 109 provides a thermophoretic force that causes the fine particles 110 to pass. the impact surface 301 is heated by the burner 305, whereby the residual particles 112 accumulating on the impact surface 301 on the 771 impact surface 301 are sintered onto the impact surface 301, and thus cannot be detached and transported to the surface to be coated 109. form a photocatalytic, mesoporous surface on the slab surface.

55

Alan ammattimiehelle on luonnollisesti selvää, että edellä keksinnön eri suoritusmuotojen yhteydessä esitettyjä menetelmiä, toimintatapoja ja laitteiston rakenteita eri tavoin JIt will, of course, be apparent to one skilled in the art that the methods, procedures, and apparatus structures described above in connection with various embodiments of the invention are

yhdistelemällä voidaan aikaansaada erilaisia keksinnön suoritusmuotoja, jotka ovat keksinnön hengen mukaisia. Tämän vuoksi edellä esitettyjä esimerkkejä ei tule tulkita 10 keksintöä rajoittavasti vaan keksinnön suoritusmuodot voivat vapaasti vaihdella jäljempänä patenttivaatimuksissa esitettyjen keksinnöllisten piirteiden puitteissa.the combination can provide various embodiments of the invention which are in accordance with the spirit of the invention. Therefore, the foregoing examples are not to be construed as limiting the invention, but embodiments of the invention may vary freely within the scope of the inventive features set forth in the claims below.

Alan ammattimiehelle on luonnollisesti myös selvää, että oheiset piirustukset on tarkoitettu keksinnön havainnollistamiseksi, ja siten niissä esitetyt rakenteet ja i 15 komponentit eivät ole piirretty niiden oikeita keskinäisiä mittasuhteita vastaavasti.It will, of course, also be apparent to one skilled in the art that the accompanying drawings are intended to illustrate the invention, and thus the structures and components shown therein are not drawn in their correct mutual dimensions.

Alan ammattimiehelle on luonnollisesti myös selvää, että esitetyt geometriat on j tarkoitettu keksinnön havainnollistamiseksi, ja siten esimerkiksi pinnoitettavan kappaleen muoto voi olla mielivaltainen ja lämmitettävien pintojen ja pinnoitettavan pinnan : ? 20 geometriat voivat oleellisesti poiketa esimerkeissä kuvatuista tasopinnoista.It will, of course, also be apparent to one skilled in the art that the geometries shown are intended to illustrate the invention, and thus, for example, the shape of the object to be coated may be arbitrary and the surfaces to be heated and the surface to be coated? The geometries may substantially differ from the planar surfaces described in the examples.

♦ .· • M· • Alan ammattimiehelle on luonnollisesti myös selvää, että käsite ’’pinnoitettava pinta” t·· · tarkoittaa pintaa jossain tietyssä prosessivaiheessa ja prosessin myöhemmässä vaiheessa ··· • :*; tämä pinta voidaan poistaa, jolloin jäljelle jää ainoastaan pinnoite, pinta voidaan liittää «·· · 25 johonkin muuhun kappaleeseen tai sitä voidaan muulla tavoin käsitellä. Esimerkiksi ··· optisen kuitupreformin valmistuksessa pinnoitettava pinta voi olla nk. aloitustuurna, : jonka päälle kasvatetaan huokoinen lasiaihio, jonka kasvattamisen jälkeen tuurna voidaan !***: poistaa.It is, of course, also apparent to one skilled in the art that the term 'surface to be coated' t ·· · refers to a surface at some particular stage of the process and to a later stage of the process ··· •: *; this surface can be removed, leaving only the coating, the surface can be pasted «·· · 25 to another piece or otherwise treated. For example, in the manufacture of ··· optical fiber reform, the surface to be coated may be a so-called "starter": on top of which a porous glass blank is grown, after which the mandrel can be removed! ***: removed.

• · i · · • · · • · • « · « · • · 1 «···· • · • ·• · i · · · · · • «·« · • 1 «···· · · ·

Claims (8)

117790 Ί1117790 Ί1 1. Menetelmä pinnoitteen muodostamiseksi, jossa menetelmässä synnytetään aerosolihiukkasia, jotka mainitut aerosolihiukkaset johdetaan kaasuvirtauksen mukana substraatin pinnalle, tunnettu siitä, että aerosolihiukkaset johdetaan ensin impaktoitumaan impaktiokeräimelle, joka oleellisesti poistaa hiukkassuihkusta aerodynaamista halkaisijaa d suuremmat hiukkaset, jonka jälkeen aerosolihiukkaset johdetaan lämmitetyn pinnan ja substraatin väliin, jolloin lämmitetyn pinnan ja substraatin välisestä lämpötilaerosta ΔΤ aiheutuva termoforeettinen voima kerää halkaisijaa d pienemmät hiukkaset substraatille.A process for forming a coating, wherein the aerosol particles are formed which are conducted with a gas stream to the surface of the substrate, characterized in that the aerosol particles are first conducted to impact on the impact collector, whereby the thermophoretic force due to the temperature difference ΔΤ between the heated surface and the substrate collects particles smaller than diameter d on the substrate. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aerodynaaminen halkaisija d on välillä 0,1 -10 mikrometriä.Method according to Claim 1, characterized in that the aerodynamic diameter d is between 0.1 and 10 micrometers. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että impaktiokeräimen jälkeen kaasuvirtaus laajenee oleellisesti, jolloin kaasun virtausnopeus oleellisesti pienenee.Method according to Claim 1, characterized in that after the impact collector the gas flow expands substantially, thereby substantially decreasing the gas flow rate. 4. Jokin patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aerosolihiukkaset sisältävät ainakin yhtä lasia värjäävää yhdistettä, substraatti on lasia ja ··· aerosolihiukkaset diffundoituvat ja/tai liukenevat lasiin värjäten sen. ···· • « * · · ♦ · · • · 1 ·Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the aerosol particles contain at least one glass coloring compound, the substrate is glass and the ··· aerosol particles diffuse and / or dissolve in the glass to color it. ···· • «* · · ♦ · · · · 1 · 5. Jokin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että • · · : aerosolihiukkaset sisältävät ainakin yhtä fotokataiyyttisen materiaalin yhdistettä ja ««« ♦ aerosolihiukkaset muodostavat substraatin pinnalle fotokataiyyttisen pinnan. : 6. Jokin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ··· **»4 . 1 ίaerosolihiukkaset sisältävät toiminnallisen pinnan muodostavan komponentin, substraatti on lasia, keramiikkaa tai metallia ja pinnoite muodostaa toiminnallisen pinnan substraatin .···. pinnalle. • · · • · • · • · · ♦ ♦ ♦ ·· · fZ .,i ' : a\ 117790The process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the aerosol particles contain at least one compound of the photocatalytic material and the aerosol particles form a photocatalytic surface on the substrate. A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that ··· ** »4. 1 The aerosol particles contain a functional surface forming component, the substrate is glass, ceramic or metal and the coating forms a functional surface substrate. surface. • · · • · • • • · · ♦ ♦ ♦ ·· · fZ., I ': a \ 117790 7. Laite pinnoitteen muodostamiseksi, jossa laitteessa on välineet aerosolihiukkasten synnyttämiseksi ja välineet aerosolihiukkasten kuljettamiseksi kaasuvirtauksen mukana, tunnettu siitä, että laitteessa on välineet prosessin kannalta ei-toivottujen aerosolihiukkasten keräämiseksi impaktion avulla ja välineet toivottujen ; aerosolihiukkasten keräämiseksi substraatille termoforeesin avulla. 4^Apparatus for forming a coating comprising means for generating aerosol particles and means for conveying aerosol particles with a gas stream, characterized in that the device has means for collecting unwanted aerosol particles by a process and means for undesired; for collecting aerosol particles on the substrate by thermophoresis. 4 ^ 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että aerosolihiukkaset tuotetaan CVD-, PVD-, laserablaatio-, spray-pyrolyysi-, liekkiruiskutus-, tai nesteliekkiruiskutusmenetelmällä. *»» · · • · 1 • ' · ···· • · • · ♦ ♦ · « • 1 · · ··· • · • · * · · • · * · · • · 1 • 1 · · ··· • · * · • 1 · • · · { • 1 · * · · • · · » · • « 1! ·1· • » § *·· • 1 · j • · 1 • · * · * · 1 . * · ♦ · • »· Φ · • · · • ·· 117790 ' 13Process according to Claim 1, characterized in that the aerosol particles are produced by a CVD, PVD, laser ablation, spray pyrolysis, flame spray or liquid spray method. * »» · · · 1 • '· ···········••••••••••••••••••••••••••••••••••• ·· • · * · • 1 · • · · {• 1 · * · · · · »· •« 1! · 1 · • »§ * ·· • 1 · j • · 1 • · * · * · 1. * · ♦ · • »· Φ · • · · · · · 117790 '13
FI20050549A 2005-05-24 2005-05-24 Method and apparatus for coating materials FI117790B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20050549A FI117790B (en) 2005-05-24 2005-05-24 Method and apparatus for coating materials

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20050549A FI117790B (en) 2005-05-24 2005-05-24 Method and apparatus for coating materials
FI20050549 2005-05-24

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20050549A0 FI20050549A0 (en) 2005-05-24
FI20050549A FI20050549A (en) 2006-11-25
FI117790B true FI117790B (en) 2007-02-28

Family

ID=34630116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20050549A FI117790B (en) 2005-05-24 2005-05-24 Method and apparatus for coating materials

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI117790B (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009074716A1 (en) * 2007-12-10 2009-06-18 Beneq Oy Method and device for structuring a surface
US8557335B2 (en) 2007-12-10 2013-10-15 Beneq Oy Method for manufacturing an extremely hydrophobic surface

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009074716A1 (en) * 2007-12-10 2009-06-18 Beneq Oy Method and device for structuring a surface
US8557335B2 (en) 2007-12-10 2013-10-15 Beneq Oy Method for manufacturing an extremely hydrophobic surface

Also Published As

Publication number Publication date
FI20050549A0 (en) 2005-05-24
FI20050549A (en) 2006-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2006349829B2 (en) Device and method for producing nanoparticles
US6924004B2 (en) Apparatus and method for synthesizing films and coatings by focused particle beam deposition
US6447848B1 (en) Nanosize particle coatings made by thermally spraying solution precursor feedstocks
EP2231339B1 (en) Device and method for producing particles
EA021546B1 (en) Method and apparatus for forming coating on glass surface
US20060275542A1 (en) Deposition of uniform layer of desired material
EP2314734A1 (en) Method of producing porous metal oxide films using template assisted electrostatic spray deposition
WO2011131825A1 (en) Coating method and apparatus
JP4504569B2 (en) Method and apparatus for spraying raw materials
US5882368A (en) Method for coating glass substrates by ultrasonic nebulization of solutions
FI117790B (en) Method and apparatus for coating materials
FI117971B (en) Process and plant for the production of nanoparticles
CN101641301A (en) The adulterating method of glass
US20110041556A1 (en) Glass surface modification process
CA2694173C (en) Method and apparatus for continuous or batch optical fiber preform and optical fiber production
US9856143B2 (en) Pressure controlled droplet spraying (PCDS) method for forming particles of compound materials from melts
US8642120B2 (en) Method and apparatus for coating glass substrate
US20090029064A1 (en) Apparatus and method for making nanoparticles using a hot wall reactor
MXPA98001262A (en) Method and apparatus for coating glass substrates by solution ultrasonic nebulization
WO2012146828A2 (en) Process and apparatus for coating

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: BENEQ OY

Free format text: BENEQ OY

FG Patent granted

Ref document number: 117790

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed