NO844502L - Herding av overflatebelegg. - Google Patents

Description

Herding av overflatebelegg.

Foreliggende oppfinnelse vedrører forbedring i.forbindelse med herding av overflatebelegg, og vedrører mere spesielt, men ikke bare, herding av overflatebelegg, såsom malinger og trykkfarger.

Det er tidligere kjent å herde et overflatebelegg, såsom et belegg av maling eller trykkfarge ved å påføre et materiale i dampfase til belegget, hvilket materiale inneholder en katalysator' som reagerer med belegget for i det minste.å initiere dets herding. Slike belegg kan typisk omfatte syntetiske polymerer som herder ved dannelse av lange kjeder ved fornettning, aksellerert av katalysatoren som er til-stede'i dampfasematerialet.

I den etterfølgende beskrivelse vil betegnelsen "katalysator" bli anvendt for å angi en hvilken som helst egnet

'bestanddel som kan anvendes i dampfase for å komme i kon-takt med belegget for aksellerering og/eller initiere herding av dette.

Eksempler på fremgangsmåter for aksellerert herding av belegg av den omtalte type, kan finnes i de følgende pat-enter :

Australsk patent nrj 476.431,

445,242 og tilsvarende

US patent nr. 3.874.898,

US patent.nr. 2.892.734 (L.C. Hoffman),

2.657.151 (H. Gensel),

4.294.021 (J.O. Turnbull et al), " 3.851.402 (J.O. Turnbull et al), 4.331.782 (G.L. Linden),

" 2.810.662 (H.L. Barnebey),

3.874.948 (S.S. Kertel),'

" 4.343.924 (G.L. Linden) og " 4.343.839 (J.R. Blegen).

Rekken av belegg som foreliggende oppfinnelse vedrører er ikke begrenset til, men innbefatter eksempelvis malinglig-nende belegg, såsom uretanharpikshybrid-baserte malinger, samt malinger og trykkfarger.

Det er en ulempe ved herding av overflatebelegg ved påfør-ing av dampfasematerialer inneholdende en katalysator,' idet selv om belegget således "herdet" er berøringstørt etter påføring av dampfasematerialet, vil de underliggende lag av belegget ikke være fullt ut herdet, og en vesentlig tid er nødvendig for en fullstendig herding av overflatebelegget. Denne tid kan forsinke ytterligere håndtering eller pakking, osv. av en artikkel, på hvilken overflatebelegget er påført, og kan resultere i ulemper eller forsinkelser som

kan være kostbare i en fabrikasjonssituasjon.

Det er derfor en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte og et apparat for herding av. et belegg på et substrat, hvorved unngås eller minskes de nevnte ulemper på.en enkel men likevel effektiv måte, eller som i det minste vil gi publikum et nyttig valg.

I henhold til ett trekk ved oppfinnelsen, omfatter denne en fremgangsmåte ved herding av et belegg på-et substrat, hvor i det minste initiering av herdingen tilveiebringes ved på-føring av en katalysator, og er særpreget ved trinnet å på-føre en gass-strøm på belegget etter■påføring av katalysatoren, for i det vesentlige å-fjerne gjenværende katalysator fra' belegget.

I henhold til et ytterligere trekk ved oppfinnelsen omfatter denne et apparat for herding av et belegg på et substrat, hvilket apparat omfatter første midler tilpasset for å påføre et dampfasemateriale inneholdende en katalysator på belegget i en forhåndsbestemt tidsperiode. Apparatet er særpreget.ved andre midler tilpasset for en etterfølgende gasspåblåsing på belegget' for hovedsakelig.å fjerne katalysatoren fra belegget.

Det er overraskende funnet at de relativt små andeler av "katalysator"-materiale som forblir tilbake på belegget i vesentlig grad forsinker herdingen av dette, og ytterligere i det minste i visse tilfeller, kan forhindre at belegget overhodet får de tiltenkte egenskaper. Mere spesielt kan belegget danne et skinn, hvorved forhindres at dette herder riktig gjennom hele dets tykkelse med derav følgende betyd-elige ulemper.

Av største viktighet er det at ved anvendelse av oppfinnelsen kan man forbedre sikkerheten for be.leggningsmetodene og tilveiebringe en rask herding som vil være av stor øko-nomisk betydning.

For-maksimal anvendelighet og økonomi er det foretrukket at gass-strømmen er en luftstrøm, som er funnet vellykket for • et bredt område av syntetiske polymerbelegg, og fortrinns-, vis har gass-strømmen en hastighet større enn 1,5 m/s.

Det er antatt at en høy effektivitet og fordelaktig hastighet som skal anvendes ved anvendelse av foreliggende opp-'finnelse, er en hastighet i området 1,5-8 m/s., og mere fordelaktig tilføres strømmen i en spiss vinkel til overflaten av belegget, for raskt og effektivt å fjerne katalysatoren ved en utstrykningsvirkning.

' I en foretrukket ut.førelsesform av oppfinnelsen omfatter også fremgangsmåten å påføre katalysatormaterialet i dampfase på et belegg på et substrat ..ved å br inge katalysatoren til anslag mot belegget ved en vesentlig høyere hastighet enn det som tidligere har vært ansett passende. Mere- spesielt innbefatter denne ytterligere oppfinneri ske utvikling i å påføre dampfasekatalysatoren med en hastighet på minst 1,5 m/s, hvorved effektiv penetrering av belegget finner sted, og katalysatormaterialet blir tilgjengelig ved reak-tive posisjoner i belegget.

Tids'lengden for hvert av trinnene vil være avhengig av de spesielt anvendte belegg, og.typisk vil det første trinn,- hvor belegget behandles med dampfasekatalysatorene, ha en tidslengde i- området 2 min, og det andre trinn, hvor gass-strømmen påføres, bør oppta flere minutter, typisk 4-10

min .

I henhold til et annet trekk ved oppfinnelsen er tilveie-bragt et belagt produkt fremstilt ved en hvilken som helst-form av de ovenfor beskrevne fremgangsmåter.

Selv om mange former kan falle' innen oppfinnelsens omfang, skal en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen, samt varianter derav beskrives under henvisning til de følgende eksempler og de vedlagte tegninger, hvori

fig. 1 viser skjematisk et perspektivbilde av apparatet, i

henhold, til oppfinnelsen, og

fig. 2 viser skjematisk et perspektivbilde av en alternativ

konfigurasjon av gassblåsekammeret vist i fig. 1.

I den foretrukne form av oppfinnelsen er apparatet for herding av et belegg på et substrat konstruert i en.konfigurasjon hvor artikkelen med det påførte belegg kan føres i rekkefølge gjennom et antall arbeidsstasjoner, eksempelvis mens'artikkelen bæres i et kontinuerlig transportsystem.

Apparatet omfatter fire hoveddeler, som i prosessrekkefølge omfatter en- innløpsluftforseglingssone 10, en katalytisk initial herdesone 11, enutløpsluftforseglingssone 12 og et gassbl åsekammer- 13.

Innløps- og utløpsluftforseglingssonene 10 og 12 innbefatter like elementer som er gitt de samme referansetall. Den eneste forskjell er at luftstrømmen i utløpssonen rettes i motsatt retning til prosessbanen, i den hensikt å bibeholde

dampkatalysatormaterialet i sonen 11. Hver.av luftforsegl-ingssonene omfatter en séntrifugevifte 14 som tilfører luft

via tilførselskanaler 15 til de respektive vertikale for-.delingskammere 16 i sidene av apparatet, hvorfra luft avgis.

og følger banene vist i tegningene, og hvor luft mottas og trekkes av i tilsvarende luftinntakskammere 17, hvorfra luft føres via kanalene 18 tilbake til innløpet for sentri-fugal vif ten .

I katalysatorsonen anvendes en sentrifugalvifte 20 for. å sirkulere en. dampkatalysator-luftblanding. Viften utfører luft langs en tilførselskanal 21 til et utførselsfordel-ingskammer 22 som utstrekker seg over toppen av sonen, og hvorfra gassblåndingen strømmer nedad forbi produktet som skal plasseres i sonen, og inn i opptagningsfordelingskam-meret 23. Luften føres deretter tilbake langs returkanalen 24 til innløpet av sentrifugalviften 20.

Gassblåsekammeret 13 innbefatter en sentrifugevifte 25 for utføring av luf.t gjennom en kanal 26 til utløps.f ordelings-kammeret 27, som er vertikale kammere, ved oppstrømsenden av kammeret, og er rettet for å danne en .nedstrømstrekk med.

■kontrollert luftstrøm i henhold til det oppfinneriske trekk. Luften fjernes nedstrøms ved opptagningsfordelings-kammeret 28, og returneres via luftkanalen 29 til sentri-fugeviften 25.

Artikkelen hvorpå belegget er påført, eksempelvis ved sprøytel akkering, er typisk opphengt fra en overliggende transportør og føres i rekkefølge gjennom luftforseglingen 10, katalysatorsonen 11, luftforseglingen .12 og gasspåblåsningskammeret, idet hastigheten av transportøren og lengden av hver sone eller kammer er slik at artikkelen holdes i katalysatorsonen 11 og gassblåsekammeret 13 i forhånds-bestemte tidsperioder.

Selv om gasspåblåsningskammeret i fig..1 er vist-med luft-tilførsel i én ende av kammeret, og luftavtrekkning i den motsatte ende, kan det i visse situasjoner være foretrukket å tilveiebringe en i det vesentlige, vertikal luftstrøm gjenncm gassblåsekammeret, slik som vist i utførelsesformen ifølge fig. 2. I denne konfigurasjon tilføres luft fra en . sirkulasjonsvifte 30 gjennom en tilførselskanal 31 til et tilf ørselsf ordelings'kammer 32 over gassbl åsekammeret 33. Tilførselsfordelingskammeret 32 innbefatter ikke-viste munnstykker i kammerets 32 nedre del for å rette den til-førte luft nedad i en retning vist ved. pilene 34, slik. at gass-strømmen støter an mot artikkelen som inneholdes i kammeret 33 i en spiss vinkel for å oppnå en avstryknings-effekt for gass-strømmen langs' overflaten .av belegget. Det belagte gods 35 som typisk bæres av en ikke-vist overliggende transportør, føres gjennom kammeret 33. fra innløps-enden 36 til utløpsenden 37. . Gassutblåsningsluften oppsamles gjennom en nedre åpning 32 inn i et oppsamlingsfordelingskammer 39,- og returneres til sirkulasjonsvif.ten 30. ved hjelp av kanalen 40.

Gass-strømmen som tilføres på den ovenfor beskrevne måte anvendes for å fjerne mesteparten eller .alt av katalysatoren som er tilbake på beleggets overflate etter passasje gjennom katalysatorsonen 11. '' '

Selv om påføring av katalysatoren til nå er beskrevet som dampfasepåføring, er det også mulig å påføre katalysatoren ved elektrostatisk avsetning med deretter følgende gasspå-blåsning for å fjerne katalysatoren som er tilbake på belegget. I en spesiell konfigurasjon kan både katalysatoren og belegget (eksempelvis maling eller lakk) begge påføres samtidig ved elektrostatisk avsetning.

Den totale effekt av fjerning av katalysatoren ved gass-strømsavstrykning skal beskrives under henvisning til de

etterfølgende eksempler, hvor eksempel 1 vedrører den . kjente teknikk for herding av et belegg på et substrat ved påf.øring av en katalysator i dampfase. Eksemplene 2 og 4 viser effekten ved å forøke hastigheten for den katalysa-torinneholdende damp, og eksemplene 3, 5 og 6 viser effekten av å påføre gass-strømmen i forskjellige hastigheter i forskjellige tidsperioder på belegget etter påføring av. dampfasen, for å fjerne gjenværende katalysator.'De er-holdte resultater er gjengitt i den etterfølgende tabell. 1..

Eksempel' 1

(a) Sinkfosfatbelagte stålpaneler med en lengde på 250 mm, en bredde på 100 mm og en tykkelse på 1,5 mm ble sprøytelakkert med en uretanharpiks-hybridbasert lakk under anvendelse av en konvensjonell luftatomiserings-pistol. Lufttilførselen var- filtrert og tørket til et duggpunkt på' 2°C. (b) ' To minutter etter sprøytelakkeringstrinnet ble panelene plassert i en herdetunnel1, og belegget ble utsatt for en dampkatalysator som ble resirkulert gjennom tunnelen i 2 min. Dampkatålysatoren var dimetyletanolamin (DMEA) og konsentrasjonen ble målt ved hjelp av en kontrollert føler. DMEA ble dispergert i luften, og lufthastigheten i herdekammere.t ble målt med et elektronisk propell-anemometer. I dette eksempel var hastigheten 0,35 m/s. Panelet ble bibeholdt under disse betingelser i herdetunnelen i 2 min . (c) Prøvepanelet ble fjernet fra herdetunnelen og fikk henstå i normal f abr.ikkatmosfære.. ' . Etter ytterligere 2 min var det på lakkfilmen dannet et ytre skinn, men var myk og glatt under dette. Denne tilstand endret seg ikke vesentlig i løpet av de neste 15 min. Undersøkelse<;>av panelet én time etter det ble fjernet fra herdekammeret viste at oppbobling og dan nelse av "pin holes" i filmen hadde funnet sted, hvilket indikerte at etter filmen var dannet hadde fri-gjørelse av eventuell katalysator og oppløsningsmidler innfanget under filmen, gjennombrutt denne. (d) Panelet'fikk henstå i normal fabrikkatmosfære, og herding av belegget (eller filmen) ble antatt å ha nådd et akseptabelt trinn etter 240 min. Imidlertid var film-egenskapene. ikke akseptable p.g.a. boblefenomenet.

Eksempel 2

Forsøket i henhold til eksempel 1 ble gjentatt kun med den ene forskjell at lufthastigheten ble øket til 0,75 m/s. De erholdté resultater var eksakt de samme som for eksempel 1, bortsett fra at graden av bobledannélse og dannelse av "pin holes.", i belegget eller filmen ikke var så markant som i eksempel 1, og en avsluttende akseptabel herding av filmen ble oppnådd i løpet av 200 min. Imidlertid var ■ filmegen-skapene ikke akseptable- p.g.a. boblefenomenet.

Eksempel 3

Forsøket i henhold til eksempel 1 ble gjentatt, bortsett fra at lufthastigheten som førte katalysatordampen ble for-øket til 1 m/s, og etter 2 min perioden for påføring av katalysatordampen på belegget, ble etterherdetrinnet utført som følger.

En blåsevifte ble anvendt for å spyle katalysatordampen fra herdekammeret', og en. luftstrøm alene ble blåst på belegget i en periode på 4 min. Ved slutten av denne 4 min perioden ble det funnet at lakkfilmen var tilstrekkelig herdet til at den kunne håndteres forsiktig, men den ville ikke motstå' kraftig fingertrykk. Det kunne ikke påvises en skinndan-. neise, og etter ytterligere 95 min's henstand i normale fabrikkbetingelser ble lakkfilmen vurdert til å ha nådd et akseptabelt herdenivå. Således ble det erholdt eri forbedret lakkfilm med relativt konstant og jevn herding og hårdhet gjennom hele filmens tykkelse. Ytterligere indikerer resul-tatene at kombinasjonen av.en etterherdesyklus under kun anvendelse av. luft i 4 min ved en hastighet på 1 m/s i kombinasjon, med den forhøyede hastighet for luft-katalysa-tordampstrømmen anvendt i herdetrinnet, viste en nyttig.og betydelig fordel.

Eksempel 4

For å vise betydningen av kun, å forøke hastigheten for luft-katalysatordampstrømmen i herdesyklusen ble eksempel 1 gjentatt med det unntak at luft-katalysatordampstrømmen ble forøket til 1 m/s. Når prøvepanelet ble fjernet fraherde-tunnelen etter en 2 min's periode, var lakkfilmen klebrig og ikke støvfri. Det var ingen spor av skinndannelse eller

. bobling.En akseptabel herding gjennom tykkelsen av lakk-,belegget ble oppnådd i 180 min. Det er således .nødvendig med en meget lang tidsperiode for å oppnå en akseptabel herding,- og denne metode alene løser ikke hele problemet. Det er antydet at som teori at innfanget oppløsningsmiddel og/eller katalysatordampmateriale i lakkfilmen forhindrer herding av polymeren som utgjør lakkfilmen, samt at det • innfangede materiale har en tendens til å mykne polymeren..

Eksempel 5

Eksempel 3 ble gjentatt, men med en forøkelse av luft-kata-lysatorstrømhastigheten i herdesyklusen til 1,5 m/s, og den 4 min lange etterherdesyklus var særpreget ved'at lufthastigheten over filmen ble forøket til 4 m/s. Prøvepanelet 'ble deretter fjernet fra herdekammeret,' og det ble funnet at lakkfilmen var fri for bobler og skinndannelse og var i støvfri tilstand som tillot forsiktig'håndtering. Etter en ytterligere periode.på 25 min's henstand i normal fabrikkatmosfære, ble det vurdert at en akseptabel herdegirad gjennom filmtykkelsen var oppnådd, og dette ble'betraktet . som et meget fordelaktig og effektivt resultat.

Eksempel 6

Eksempel 5 ble gjentatt men lufthastigheten i etterherdetrinnet ble forøket til 8 m/s, og etter fjerning fra herdetunnelen etter ettérherdetrinnet var panelene i en støvfri tilstand, fri for bobler og skinndannelse, og kunne hånd-, teres med forsiktighet. Etter en ytterligere periode på .15 min ble filmen vurdert til å ha en akseptabel herdegrad gjennom hele dens tykkelse.

Fra disse resultater kan det sees at anvendelse av en gass-påblåsning på overflaten av belegget etter påføring av darnpfasekatalysatoren for å- fjerne gjenværende katalysator fører til. en herding av overflatebelegget i løpet av meget kort tid til en hårdhetsgrad som muliggjør umiddelbar håndtering, slik at pakking og fordeling kan utføres. Denne tidsbesparelse kan føre til store økonomiske innsparinger i en produksjonssituasjon.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for herding av et belegg på et substrat, hvor i det minste initiering av herding tilveiebringes ved påføring av en katalysator, karakterisert ved å tilføre en kraftig gass-strøm til belegget'etter påføring av katalysatoren for i vesentlig grad å fjerne gjenværende katalysator fra belegget.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert v e d at gass-strømmen tilføres belegget i en spiss vinkel for å fjerne katalysatoren ved en avstrykningsvirkning.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at gass-strømmen påføres med en ■ hastighet på minst 1,5 m/s over overflaten av belegget.

4. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående ■ krav, karakterisert ved at den påførte gasser en luftstrøm.

5. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at gass-strømmen påføres belegget i minst 4 min.

6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst-av- de foregående krav,' k a r■ a. k t e' r i s e r t ved at katalysatoren påføres, belegget ved dampfasepåblåsning.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at dampfasemateri alet påføres mot belegget med en hastighet på minst 1 m/s.

8. Apparat for å herde et belegg på et substrat, hvor apparatet omfatter første midler tilpasset for å påføre et dampfasemateriale inneholdende en katalysator på belegget i en forhåndsbestemt tidsperiode, karakterisert ved andre midler tilpasset for en etterfølgende påfør- ing av en .kraftig gass-strøm mot belegget for hovedsakelig å fjerne katalysatoren fra dette.

9. Apparat ifølge krav 8, karakteris, ert ved at de.andre midler innbefatter en gassblåser og ut-løpsmunnstykker fra denne anordnet for å rette gass-strøm-men mot overflaten av belegget i en spiss vinkel.for å fjerne katalysatoren ved én avstrykningsvirkning. .

10. Apparat ifølge krav 9, karakterisert ved .at blåseren og munnstykkene har en slik størrelse og er anordnet til å gi en.gassblåsehastighet på minst 1,5 m/s på.belegget.