FI75105B - Foerfarande foer haerdning av ytbelaeggningar. - Google Patents

Description

75105

Menetelmä pinnoitteiden kovettamiseksi Tekninen ala Tämä keksintö koskee menetelmää pinnoitteiden ko-5 vettamiseksi ja tähän liittyviä parannuksia ja se on ke hitetty erityisesti, mutta ei yksinomaan, pinnoitteiden, kuten maalien tai painovärien kovettamiseksi.

Aikaisempi käytäntö

Aikaisemmin on ollut tunnettua kovettaa pinnoitit) teitä, kuten maali- ja painovärikerroksia, kohdistamalla pinnoitteeseen höyryfaasiainetta, joka sisältää katalyyttiä, joka reagoi pinnoitteen kanssa ainakin pannen alulle tämän kovetuksen. Tällaiset tyypilliset pinnoitteet voivat olla synteettisiä polymeerejä, jotka kovetetaan muo-15 dostamalla pitkiä ketjuja verkkoutuksen avulla, jota no peuttaa höyryfaasiaineessa oleva katalyytti.

Tässä selvityksessä tarkoitetaan "katalyytti"-sanalla mitä tahansa sopivaa ainetta, jota voidaan käyttää höyryvaiheessa niin, että se iskee pinnoitteeseen sen ko-20 vetuksen nopeuttamiseksi ja/tai aloittamiseksi.

Esimerkkejä menetelmistä, joilla nopeutetaan mainitunlaisten pinnoitteiden kovettumista, löytyy seuraavista patenttiselityksistä: AU 476 431 25 AU 445 242 ja vastaava US 3 874 898 US 2 892 734 (L.C. Hoffman) US 2 657 151 (H. Gensel) US 4 294 021 (J.O. Turnbull et ai.) US 3 851 402 (J.O. Turnbull et ai.) 30 US 4 331 782 (G.L. Linden) US 2 810 662 (H.L. Barnebey) US 3 874 948 (S.S. Kertel) US 4 343 924 (G.L. Linden) US 4 343 839 (J.R. Blegen) 35 Pinnoitteet, joita po. keksintö koskee, eivät rajoi tu esitettyihin esimerkkeihin, mutta sisältävät myös esi- 75105 merkkeinä käytetyt maalin tapaiset pinnoitteet, kuten ure-taani-hartsipitoiset, hybridipohjäiset maalit ja painovärit.

Eräs haitta, joka sisältyy pinnoitteiden kovettami-5 seen katalyyttiä sisältäviä höyryfaasiaineita käyttäen on se, että vaikkakin näin "kovetettu" pinnoite on nimellisesti kosketuskuiva höyryfaasiaineen käytön jälkeen, niin pinnoitteen pinnan alla olevat kerrokset eivät mahdollisesti ole vielä täysin kovettuneita ja pinnoitteen kovet-10 tamiseksi kokonaan tarvitaan huomattavan pitkä aika. Tämä aika saattaa edelleen viivästyttää sen esineen käsittelyä tai pakkaamista jne., jolle pinnoite on sovitettu ja johtaa hankaluuksiin tai viivytyksiin, jotka valmistustilan-teessa voivat olla kalliita.

15 Po. keksinnön tavoitteena on siksi kehittää subst raatin päälle sovelletun pinnoitteen kovetusta varten soveltuva menetelmä, jolla vältetään tai tehdään mahdollisimman pieniksi edellä mainitut haitat helpolla, mutta tehokkaalla tavalla tai jotka ainakin tarjoavat yleisölle 20 hyödyllisen vaihtoehdon.

Keksinnön esittely Näin ollen keksinnön eräs tarkoitus on saada aikaan menetelmä, jolla kovetetaan pinnoite substraatin päällä ja jossa ainakin kovetuksen alullepano saadaan aikaan käyt-25 tämällä katalyyttiä ja joka tunnetaan vaiheesta, jossa kohdistetaan kaasuvirta pinnoitteeseen katalyytin käytön jälkeen ja ennen täydellistä kovettumista, mikä olennaisesti poistaa jäljellejääneen ja/tai reagoimattoman katalyytin pinnoitteesta.

30 On yllättäen todettu, että pinnoitteelle jäävän "katalyyttiaineen" suhteellisen pienet määrät voivat olennaisesti viivästyttää pinnoitteen kovettumista ja voivat lisäksi ainakin joissakin olosuhteissa estää pinnoitetta saamasta koskaan tarkoitettuja ominaisuuksiaan. Pinnoite 35 voisi erityisesti muodostaa kuoren ja siten estää pinnoit teen oikean kovettumisen koko paksuudellaan, mistä seuraa suuria haittoja.

75105

Erityisen tärkeää on, että keksintöä käyttämällä voidaan parantaa pinnoitusmenetelmien luotettavuutta ja saada aikaan nopea kovetus, mikä on taloudellisesti erittäin merkittävää.

5 Yksinkertaisinta ja taloudellisinta on, jos kaasu- virta on ilmavirta, mikä on todettu tehokkaaksi monien synteettisten polymeeripinnoitteiden kanssa ja kaasuvir-ran nopeus on edullisesti yli 1,5 m/s.

Keksintöä sovellettaessa on erittäin tehokasta ja 10 edullista, jos nopeus on alueella 1,5-8 m/s ja on edul lisinta poistaa katalyytti nopeasti ja tehokkaasti peit-taustoiminnalla kohdistaen virta terävässä kulmassa pinnoitteen pintaan nähden.

Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa me-15 netelmä ulottuu käsittämään myös katalyyttiaineen kohdis tamisen höyryvaiheessa substraatin päällä olevaan pinnoitteeseen saattamalla katalyytti iskemään pinnoitteeseen olennaisesti suuremmalla nopeudella kuin tähän asti on luultu sopivaksi; tarkemmin määriteltynä tämän keksinnön 20 jatkokehitysmuodon mukaisesti kohdistetaan höyryvaihekata- lyytti vähintään 1,5 m/s nopeudella, jolloin tapahtuu tehokas tunkeutuminen pinnoitteen läpi ja katalyyttiaine on käytettävissä pinnoitteen reagoivissa kohdissa.

Kunkin vaiheen pituus menetelmässä riippuu käyte-25 tystä pinnoitteesta ja yleensä alkuvaihe, jossa pinnoit teeseen kohdistetaan höyryfaasikatalyyttejä, on pituudeltaan noin kaksi minuuttia ja toinen vaihe, jossa käytetään kaasuvirtaa, olisi pituudeltaan useita minuutteja, yleensä 4-10 minuuttia.

30 Keksinnön eräänä tarkoituksena on saada aikaan pin noitettu tuote, joka on valmistettu jollakin menetelmän edellä esitetyllä sovellutusmuodolla.·

Piirustusten lyhyt kuvaus

Riippumatta mahdollisista muista muodoista, jotka 35 saattavat kuulua sen suojapiiriin, kuvataan nyt vain esi merkkinä keksinnön erästä edullista suoritusmuotoa ja 4 75105 sen muunnoksia viitaten seuraaviin esimerkkeihin ja oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kaaviomaista perspektiivikuvantoa keksinnön mukaisesta laitteesta, ja 5 kuvio 2 esittää kaaviomaista perspektiivikuvantoa kuvion 1 esittämän kaasupuhalluskammion eräästä vaihtoehtoisesta muodosta.

Keksinnön toteuttamistapoja

Keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi so-10 veltuvan laitteen edullisimpana pidetty muoto substraatil la olevan pinnoitteen kovettamiseksi on rakenteeltaan seuraavanlainen, jolloin pinnoitettava esine voidaan viedä vähitellen useiden toiminta-asemien kautta, esim. sen liikkuessa jatkuvan kuljetusjärjestelmän avulla.

15 Laitteisto käsittää neljä pääosaa, jotka prosessin järjestyksessä käsittävät ilmatiiviin tulovyöhykkeen 10, katalyyttisen alkukovetusvyöhykkeen 11, ilmatiiviin lähtö-vyöhykkeen 12 ja kaasupuhalluskammion 13.

Ilmatiiviit tulo- ja lähtövyöhykkeet 10 ja 12 sisäl-20 tävät samanlaisia osia, ja niille on annettu samat viite numerot; ainoa ero on se, että ilmavirta on lähtövyöhyk-keessä suunnattu vastakkaiseen suuntaan prosessin rataan nähden höyrykatalyyttiaineen pitämiseksi vyöhykkeessä 11. Jokainen ilmatiivis vyöhyke käsittää keskipakotuulettimen 25 14, joka syöttää ilmaa syöttöjohtojen 15 kautta vastaaviin, laitteen sivuilla oleviin, pystysuoriin syöttökammioihin 16, joista ilma lähtee ulos ja kulkee piirustuksissa esitettyä rataa niin, että se tulee vastaanotetuksi ja imetyksi samanlaisiin ilman vastaanottokammioihin 17, joista 30 ilma kulkee johtojen 18 kautta takaisin keskipakotuulet timen tuloaukkoon.

Katalyyttisessa vyöhykkeessä käytetään keskipako-tuuletinta 20, joka kierrättää höyrykatalyytti-ilmaseos-ta ja joka purkaa ilmaa syöttöjohdon 21 kautta purkaus-35 syöttökammioon 22, joka ulottuu vyöhykkeen yläpään poikki ja josta kaasuseos virtaa alaspäin vyöhykkeeseen sijoitettavan tuotteen ohi ja vastaanottavan syöttökammion 23 75105 sisään. Ilma viedään sitten takaisin paluujohdon 24 kautta keskipakotuulettimen 20 tuloaukkoon.

Kaasupuhalluskammio 13 sisältää keskipakotuulettimen 25, joka purkaa ilmaa johdon 26 kautta lähtösyöttökam-5 mioihin 27, jotka ovat pystysuoria kammioita kammion ylä juoksun puolella ja jotka on suunnattu siten, että keksinnön mukaisesti saadaan aikaan ohjatun ilmavirran veto alajuoksun puolelle. Ilma poistetaan alajuoksun puolella vastaanottavien syöttökammioiden 28 kohdalla ja palautetaan 10 ilmajohdon 29 kautta keskipakotuulettimeen 25.

Esine, jolle pinnoite on sovitettu, esim. ruisku-maalaamalla, ripustetaan yleensä kattokuljettimen varaan ja viedään vuoron perään ilmatiivistyksen 10, katalyyttisen vyöhykkeen 11, ilmatiivistyksen 12 ja kaasupuhallus-15 kammion läpi, jolloin kuljettimen nopeus ja kammion jokai sen vyöhykkeen pituus ovat sellaiset, että esine tulee pidetyksi katalyyttisessä vyöhykkeessä 11 ja kaasupuhallus-kammiossa 13 ennaltamäärättyjen ajanjaksojen verran.

Vaikka kuvion 1 mukaisesti kaasupuhalluskammion toi-20 sessa päässä on ilman syöttökohta ja vastakkaisessa päässä ilman lähtökohta, pidetään joissakin tilanteissa parhaana, että ilma virtaa pystysuorasti kaasupuhalluskammion läpi, kuten on esitetty kuvion 2 suoritusmuodossa. Tässä suoritusmuodossa syötetään ilmaa kierrätystuulettimesta 30 syöt-25 töjohdon 31 kautta syöttökammioon 32, joka on kaasupuhallus- kammion 33 yläpuolella. Syöttökammio 32 sisältää suuttimet alaosissaan (ei esitetty) syöttöilman ohjaamiseksi alaspäin nuolten 34 esittämässä suunnassa niin, että kaasuvir-ran ilma iskee kammiossa 33 olevaan esineeseen terävässä 30 kulmassa kaasuvirran peittausvaikutuksen aikaansaamiseksi pinnoitteen pinnassa. Pinnoitetut esineet 35, jotka yleensä ripustetaan yläkuljettimeen (ei esitetty), kulkevat kammion 33 läpi tulopäästä 36 lähtöpäähän 37.

Kaasuvirran ilma kootaan alasuuttimen 38 kautta ko-35 koavaan syöttökammioon 39 ja palautetaan kierrätystuulet- timeen 30 johdon 40 kautta.

75105

Kaasuvirtaa kuvatulla tavalla käyttäen poistetaan suurin osa katalyytistä tai kaikki katalyytti, joka on jäljellä pinnoitteen sisällä tai sen päällä tämän kuljettua katalyyttisen vyöhykkeen 11 läpi.

5 Joskin tähän mennessä on kuvattu, että katalyytin käyttö tapahtuu iskevän höyryfaasin muodossa, on myös mahdollista kohdistaa katalyytti sähköstaattisesta saostamal-la, minkä jälkeen seuraa taas kaasupuhallusvaihe pinnoitteella jäljellä olevan katalyytin poistamiseksi. Eräässä 10 määrätyssä suoritusmuodossa voidaan sekä katalyytti että pinnoite (esim. maali) kiinnittää yhtä aikaa sähköstaattisella saostuksella.

Kaasuvirran peittauksen avulla suorittaman katalyytin poiston kokonaisvaikutusta kuvataan seuraavassa viita-15 ten seuraaviin esimerkkeihin, joista esimerkki 1 koskee aikaisemmin tunnettua menetelmää substraatilla olevan pinnoitteen kovettamiseksi kohdistamalla höyryfaasikatalyytti, esimerkit 2 ja 4 esittävät kuinka katalyytin sisältävän höyryn iskunopeuden lisääminen vaikuttaa ja esimerkit 3, 20 5 ja 6, kuinka kaasuvirran kohdistaminen eri nopeuksilla ja eripituisina ajanjaksoina pinnoitteeseen höyryvaiheen käytön jälkeen vaikuttaa jäljellä olevan katalyytin poistamiseen. Näiden esimerkkien tulokset annetaan yhteenvetona oheistetussa taulukossa 1.

25 Esimerkki 1 a) Sinkkifosfaatilla pinnoitetut teräspaneelit, pituus 250 mm, leveys 100 mm ja paksuus 1,5 mm, ruiskumaa-lattiin uretaani-hartsipitoisella, hybridipohjäisellä maalilla käyttäen tavallista ilmasumutuspistoolia. Ilmavirta 30 suodatettiin ja kuivattiin 2°C kastepistetilaan.

b) Kaksi minuuttia ruiskumaalausvaiheen jälkeen paneeli asetettiin kovetustunneliin ja pinnoitteeseen kohdistettiin höyrykatalyytti, jota kierrätettiin tunnelin läpi kahden minuutin jakson aikana. Höyrykatalyyttinä oli di- 35 metyylietonaaliamiini (DMEA) ja väkevyys mitattiin kalib roidulla monitorilla. DMEA hajotettiin ilmaan ja ilman 75105 nopeus kovetuskammiossa mitattiin elektronisella siipi-tyyppiselläa anemometrillä, jolloin tässä esimerkissä nopeus oli 0,35 m/s. Paneeli pidettiin näissä olosuhteissa kovetustunnelissa kahden minuutin ajan.

5 c) Testipaneeli poistettiin kovetustunnelista ja sen annettiin seistä normaalissa tehdasilmassa.

Toisen kaksiminuuttisen jälkeen maalikalvo oli muodostanut pinnalleen kuoren ja maali kuoren alla oli pehmeää tai tahmeaa. Tämä tila ei muuttunut merkittävästi 10 seuraavien 15 minuutin aikana. Kun paneeli tarkastettiin yhden tunnin kuluttua siitä, kun se oli poistettu kovetustunnelista, todettiin tapahtuneen kalvon kupluilua tai kuoppien muodostumista, mikä osoitti, että kalvon muodostettua kuoren, kalvoon jääneiden liuottimien ja katalyytin 15 vapautuminen oli puhkaissut yläkalvon.

d) Paneelin annettiin seistä normaalissa tehdasilmassa ja katsottiin, että pinnoitteen (tai kalvon) kovettuminen eli karkaisu oli saavuttanut hyväksyttävän asteen 240 minuutin jälkeen, mutta kalvon ominaisuudet eivät ol-20 leet hyväksyttäviä kupluiluilmiön takia.

Esimerkki 2

Esimerkin 1 kokeilu toistettiin, mutta sillä erolla, että katalyyttihöyryn sisältävän ilman nopeus nostettiin arvoon 0,75 m/s. Tulokset olivat täysin samat kuin esi-25 merkissä 1 paitsi, että pinnoitteen tai kalvon kupluilu- tai kuopanmuodostusaste ei ollut yhtä korkea kuin esimerkissä 1 ja kalvon lopullinen hyväksyttävä kovettuminen tai karkaisu saavutettiin 200 minuutissa, mutta kalvon ominaisuudet eivät olleet hyväksyttäviä kupluiluilmiön takia.

30 Esimerkki 3

Esimerkin 1 kokeilu toistettiin paitsi, että kata-lyyttihöyryä sisältävän ilman nopeus nostettiin arvoon 1 m/s ja kahden minuutin jakson jälkeen, jossa katalyytti-höyry iski pinnoitteeseen, suoritettiin jälkikovetusvaihe seuraavasti: 35 Poistotuulettimen avulla poistettiin katalyytti- höyry kovetuskammiosta ja vain ilmavirta iski pinnoittee- 75105 seen neljän minuutin ajan. Tämän neljän minuutin jakson jälkeen todettiin, että maalikalvo oli riittävästi kovettunut niin, että sitä voitiin käsitellä kevyesti, mutta se ei kestänyt suurta sormipainetta. Kuoren muodostumises-5 ta ei näkynyt merkkejä ja 95 minuutin lisäseisotusajän jälkeen normaaleissa tehdasoloissa maalikalvo oli saavuttanut hyväksyttävän kovetusasteen. Näin saatiin aikaan parannettu maalikalvo, jonka kovuus läpi koko kalvon oli suhteellisen muuttumaton ja yhdenmukainen. Lisäksi tulok-10 set osoittavat, että yhdistämällä jälkikovetusjakso, jos sa käytettiin vain ilmaa neljän minuutin ajan 1 m/s nopeudella, kovetusvaiheessa käytetyn ilma-katalyyttihöyryvir-ran suuremman nopeuden kanssa, saavutettiin hyödyllinen ja merkittävä parannus.

15 Esimerkki 4

Jotta nähtäisiin mikä merkitys on pelkällä ilma-ka-talyyttihöyryvirran nopeuden lisäyksellä kovetusjaksossa, toistettiin esimerkki 1, mutta sillä erolla, että ilma-ka-talyyttihöyryvirran nopeutta lisättiin arvoon 1 m/s. Kun 20 testipaneeli poistettiin kovetustunnelista kahden minuutin jakson jälkeen, oli maalikalvo tahmea eikä vapaa pölystä. Mitään merkkejä kuoren tai kuplien muodostumisesta ei ollut. Hyväksyttävä kovetus maalikalvon koko paksuudelta saavutettiin 180 minuutissa, joten hyvin pitkä aika on tar-25 peen hyväksyttävän kovetuksen saavuttamiseksi eikä tämä menetelmä yksin ratkaise koko ongelmaa.

Teoriana esitetään, että maalikalvoon jäänyt liuotin ja/tai katalyyttihöyryaine estää maalikalvon muodostavan polymeerin kovettumista ja sisäänjääneellä aineella 30 voi olla polymeeriä uudelleenpehmentävä vaikutus.

Esimerkki 5

Esimerkki 3 toistettiin, mutta ilma-katalyyttivir-ran nopeutta kovetusjaksossa nostettiin arvoon 1,5 m/s ja neljän minuutin jälkikovetusjaksolle oli tunnusomaista, 35 että ilman nopeus kalvon päällä nostettiin arvoon 4 m/s.

Testipaneeli poistettiin sitten kovetuskammiosta ja todettiin, että maalikalvossa ei ollut kuplien eikä kuoren muo- 9 75105 dostumista ja se oli pölyttömässä tilassa sallien kevyen käsittelyn. Tässä pääteltiin, että 25 minuutin lisäseiso-tusjakson jälkeen normaalissa tehdasilmassa saavutettiin hyväksyttävä kovetusaste kalvon koko paksuudelle ja tätä 5 on pidettävä erittäin edullisena ja tehokkaana tuloksena.

Esimerkki 6

Esimerkki 5 toistettiin, mutta ilman nopeutta jäl-kikovetusjaksossa nostettiin arvoon 8 m/s ja kun testi-paneeli oli poistettu kovetustunnelista jälkikovetusvai-10 heen jälkeen, se oli pölyttömässä tilassa, siinä ei ollut kupluilua eikä kuoren muodostumista ja sitä voitiin käsitellä kevyesti. 15 minuuttia jakson jälkeen pidettiin ko-vetusastetta hyväksyttävänä koko kalvon läpi.

10 751 05

Taulukko 1

Kovetusjakso Jälkikovetusjakso

Esim. Aika Ilman Aika Ilman Tulos 5 (min) nopeus (min) nopeus _(m/s)_(m/s)_ 1 2 0,35 - - Pahaa kupluilua.

Kovetus ei hyväk- 10 syttävä.

2 2 0,75 - - Hieman kupluilua.

Kovetus ei hyväksyttävä.

321 41 Ei kupluilua näky- 15 vissä. Kovetus marginaalinen.

421 - - Ei kupluilua näky vissä. Kovetus ei hyväksyttävä.

20 5 2 1,5 4 4 Ei kupluilua näky vissä. Kovetus hyväksyttävä .

6 21,5 4 8 Ei kupluilua näky- _vissä. Kovetus hyvä.

25 Näistä tuloksista voidaan nähdä, että kun höyryfaa-sikatalyytin käyttämisen jälkeen käytetään pinnoitteen päällä kaasuvirtaa jäljellä olevan katalyytin poistamiseksi, saadaan aikaan pinnoitteen kovetus hyvin lyhyessä ajan-30 jaksossa kovuusasteeseen, joka mahdollistaa käsittelyn vä littömästi pakkauksen tai jakelun suorittamiseksi. Tästä ajan säästöstä voi olla tuloksena suuria taloudellisia säästöjä tuotannossa.

Claims (7)

75105

1. Menetelmä substraatin päällä olevan pinnoitteen kovettamiseksi, jossa kovettuminen ainakin saatetaan al-5 kuun höyryfaasi- tai elektrostaattisella katalyytillä, tunnettu siitä, että kaasuvirta kohdistetaan pinnoitteeseen katalyytin käyttämisen jälkeen ja ennen täydellistä kovettumista, mikä olennaisesti poistaa jäljellejääneen ja/tai käyttämättömän katalyytin pinnoitteesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuvirta iskee pinnoitteeseen terävässä kulmassa katalyytin poistamiseksi peittaus-toiminnalla.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että kaasuvirran nopeus pinnoit teen pinnan päällä on vähintään 1,5 m/s.

4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuvirta käsittää ilmavirran.

5. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuvirta kohdistetaan pinnoitteeseen ainakin neljän minuutin ajan.

6. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katalyytti koh- 25 distetaan pinnoitteeseen höyryfaasi-iskulla.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höyryfaasiaine iskee pinnoitteeseen nopeudella, joka on vähintään 1 m/s.