SE454850B - Forfarande och apparat for bildande av torkad beleggning pa en yta - Google Patents

Description

454 850 olöslig i lösningsmedel, besittande en långt gående grad av integritet, ellerfförmåga att motstå rimlig nötning eller tryck utan skada. Det bör också förstås att, under vissa förhållanden, en torr beläggning kan uppvisa alla de föregående kvaliteterna. Uttrycket “beläggning", då det används som ett substantiv, är, för uppfinningens syf- te, att förstås såsom en synonym till "film" (eller lik- nande). 2. Uttrycket “underlag“ bör tolkas i sin vidast möjliga mening: varje yta till vilken vehikeln kan fasthállande anbringas, och på vilken den kommer att kvarhållas medan behandlingen med medlet utföres är inom uppfinníngens gräns.

Sålunda kan sådana vittomfattande material sásom.pappers- skivor, metallfolier, stålplàt, plastmaterial, termiskt känsliga material osv (beroende på andra förhållanden) användas. 3: Uttrycket "vehikel“ innefattar inom dess gräns färger mm såsom behandlats här tidigare. 4. Uttrycket "medel" innebär åtminstone en kemisk för- ening som åstadkommer härdningen eller torkningen av ve- hikeln. I vissa fall kan medlet alternativt, i denna text, betecknas såsom ett katalytiskt medel eller endast såsom en katalysator.

I en form av uppfinningen kan vehikeln vara av den typen som innefattar fria isocyanatgrupper. Uttrycket "fria isocyanatgrupper" innefattar inom dess gräns potentiellt fria sådana grupper, varvid innebörden att vidareföras år att förpolymeren har isocyanatgrupper som är lösgör- bara, eller tillgängliga för reaktion med varje annan förening innefattande aktiva väteplatser (för syftena polymerspridning och/eller filmformering). Föreningar inne- fattande fria isocyanatgrupper bör förstås såsom omfattande alla sådana föreningar. Följaktligen inbegrips därmed ej endast isocyanater med uretanstruktur och polyisocyanater| utan också de med polyisocyanuratq biuret-och allofanatsnnmr tur.- 454 850 Tork- (eller katalyt-) medlet, som kan påverka behand- ling i ángfas, kan vara ammoniak eller en amin eller någon annan förening såsom en organometall, eller óorganiskt metallsalt, kagflxflt till accelerering av den önskade reak- tflmsüman. Uttrycket "amin" innefattar inom dess gränser ej endast de av enkel primärt alifatisk monofunktionell struktur, utan också aminer kännetecknade av HJ gflyfmflxio- nalitet och (ii) en mer avancerad grad av vätesubstitu- tion. Uttrycket "àngfas" betecknar att medlet - nämligen ammoniak, en amin mm - är i gasform, ångform eller någon annan nedförd luftburen form (t ex dispersion, dimma eller aerosol) i vilken det är tillgängligt för reaktion.

Aminen i sig själv kan vara vitt exemplifierad. Typiska exempel är sålunda monoföreningar såsom metylamin, etyl- amin, propylamin, isopropylamin och det stora antalet isomerer av butylamin, och polyfunktionella aminer såsom hydrazin, eqflendümün, propylendiamin och dietylentriamin.

Ytterligare exempel är dietylamin, trietylamin och di- metyletanolamin (DMEA), och ditertüüamnær såsom N,N,N',N'- cetrametyletylendíamin (TMEDA) och N,N,N',N',2-pentame- tyl-1, 2-propandiamin (PMT) - och varje kombination av sådana aminer, proportionerad såsom erfordras, varvid för- delar av synergetísk effekt kan vinnas med en sådan kombina- tion.

Organometaller kan också vitt exemplifieras. Typiska exem- pel är sålunda dibutyltenndilaurat, blytetraetyl, titan- acetylacetonat, dimetyltenndíklorid och stanno- och zink- oktater. Bland de oorganiska metallsalterna som visats vara effektiva, kan nämnas vismutnítrat och järnklorid. Lika- ledes kan fördelar vinnas av dawsynergetiska effekten hos dessa föreningar í förening med både varandra och med den ovannämnda aminen (aminerna).

Vehikeln kan vara en en- eller tvàkomponentfärg mm som in- nefattar fria isocyanatgrupper (såsom definierats ovan).

En typisk sådan färg - som är möjlig att elektrostatiskt 454 850 eller på annat sätt avsätta på ett underlag som skall be- läggas, och snabbt torkas medelst ett torkmedel i ångfas såsom ytterligare demonstreras härefter - är ett tvákom- ponentpreparat bildat av en första hydroxylbärande syntetisk hartskomponent, och en andra komponent,en iso- cyanatavslutad förpolymer. Det bör förstås att dessa kom- ponenter i sig själva är kapabla till en vid exemplifika- tion.

En lämplig sådan färg är ett tvâkomponent-vitt-polyuretan- preparat i vilket pigmentdispersion har utförts användande . blandas med en isocyanatavslutad förpolymer baserad på XDI (xylen- en kokosnötsalkydbaserad harts som därefter diisocyanat). I alternativa sammansättningar kan den XDI- baserade isocyanatavslutade förpolymeren utbytas mot en eller flera förpolymerer baserade pâ (användande standard- förkortningar) MDI, TDI, HDI, H12MDI, IPDI och H6XDI - eller reaktionsprodukterna av dessa diisocyanatmonomerer med lämpliga pokyoler, polykarboxyl-eller polyamín-mellan- produkter. Likaledes kan den första komponenten alterna- tivt väljas frán bl a (användande generiska beteckningar) akryl, epoxy, polyeter, polyester och polysiloxanhartser.

Ett ytterligare vehikelexempel, som år möjligt att elektrostatiskt eller pá annat sätt beläggas på underla- get, och snabbt torkas i enlighet med uppfinningen, är en tvàdelsvehikel i vilken den första delen innefattar en polyepoxidharts innefattande hydroxylgrupper, och den andra delen innefattar ett harts innefattande fria poly- amidgrupper.

Den elektrostatiska avsättningen av det torkande eller katalytiska medlet kan utföras genom att utsätta det förångade medlet för ett genererat elektriskt fält. I en form av uppfinningen kan det elektrostatíska fältet upprättas pà konventionellt sätt, typiskt medelst en elektrostatisk pistol av konventionell typ känd för det- ta ändamål. 454 850 I ett utförande av uppfinningen kan elektrostatisk avsätt- ning av torkmedlet (katalysatorn) följa ett föregående steg av beläggning av vehíkeln på underlaget. Sam-avsätt- ning, innefattande elektrostatisk sam-avsättning - dvs sam- tidig applicering av både lxfläggnings-och torkmedel genom verkan av ett elektrostatiskt fält - är emellertid också inom gränserna för uppfinningen. I en ytterligare förfa- randeaspekt åstadkommer sålunda uppfinningen ett förfaran- de sásom vidsträckt definierats tidigare, och dessutom karaktäriseras av att stegen, att belägga vehikeln på un- derlaget och elektrostatiskt avsätta torkmedlet, utföres samtidigt. Med ett närbesläktat syfte, åstadkommer uppfin-; ningen en apparat, såsom kommer att beskrivas härefter, för utförande av denna process.

Som en inledning för att definiera den nyss nämnda apparaten hänvisas till det sätt på vilket vehikeln beläggs pá under- laget. I detta sammanhang kan vehikeln, typiskt en färg, beläggas genom handmálning (användande en pensel), doppning, sprayning - eller genom användande av apparat varvid be- läggningen av färg på underlaget själv elektrostatiskt ut- förs. Sådan elektrostatisk avsättning av färg kan åstadkom- mas medelst en elektrostatisk màlningspistol.

Apparaten för utförande av sam-avsättningen av vehikeln och torkmedlet kan göras så (såsom indikerats ovan) genom verkan av ett elektrostatískt fält. I detta närbesläktade uppfin- ningssyfte, åstadkommer uppfinningen en apparat som inne- fattar en kombination av organ för ledande av den elektro- statiskt laddade vehikeln, såsom en färg, på underlaget som skall beläggas och organ för att samtidigt leda ett elektrostatiskt laddat torkmedel,typískt i ángfas, pà under- laget, varvid sagda första organ och sagda andra organ är koncentriskt anordnade i förhållande till varandra. Denna apparat, som också kan fungera för att leda endast tork- medel på underlaget, kommer att beskrivas i noggrannare detalj härefter. 454 850 Torkmedlet i àngfas kan genereras på ett flertal sätt, in- nefattande förgasnings-efller insprutningsteknik. Apparaten i vilken torkmedlet i ångfas effektivt produceras bildar en annan aspekt av uppfinningen, I denna aspekt åstadkommer uppfinningen en apparat som innefattar en kombination av organ för föràngning av ett flytande torkmedel, organ för att reglerbart utmata det föràngade medlet till ett erford- rat läge - exempelvis till det andra nämnda organet hos den ovan definierade apparaten, och avkänníngsorgan anord- nade i tillförselbanan för att säkerställa att koncentra- tionen av tillfört förángat medel upprätthálles inom förut- bestämda gränser. När det förángade medlet tillföres till sagda andra nämnda organ, förenar sig de ángfasgenererande komponenterna och de sam-avsättande komponenterna för att fungera såsom en enda apparat.

Uppfinningen kommer nu att sekventiellt beskrivas med hän- visning till medföljande ritningar, och en del speçiella betecknande exempel. Det bör förstås att sådan påföljande beskrivning är avsedd att illustrera utförandesärdrag hos uppfinningen - och skall följaktligen ej tolkas be- gränsande.

På ritningarna är: Fig 1 en perspektivvy av apparaten för âstadkommande (ge- nerering) av torkmedel i àngfas.

Fig 2 en perspektivvy av apparaten för ástadkommande av av- sättning av torkmedel - eüer sam-avsättning av vehikel och torkmedel.

Apparaten enligt fíg 1 (allmänt betecknad med nummer 1) består av en làdliknande yttre konstruktion 2 innefattande en tank 3 för vätskekatalysatorn. Katalysatorn finför- delas inuti en inre kammare 4, belägen under tanken 3, me- delst finfördelningsmunstycken 5 som mottager katalysatörn från tanken 3 genom gravitation; Luft tilläts till kammaren 4 via ett luftinloppsfilter 7'i en sida 8 hos konstruk- tionen. Inuti kammaren 4 àstadkoms ett turbulent luftflöde 454 850 för att underlätta blandningen och finfördelningen. Detta uppnås medelst en turbulensâstadkommande fläkt 6 i bottnen av kammaren.

Finfördelningsmunstyckena 5, under det att de matas med katalysatorn från tanken 3, mottager komprimerad luft via en slang 9 som används för att producera en finfördelad stràle vid munstycket 5.

För att mata ångfaskatalysatorn från kammaren 4 är en tur- bulensfläkt 10 med variabel hastighet, vars funktion är reglerad från mekanismen 16, lokaliserad i en sida 11 hos konstruktionen motsatt sidan 8 som innefattar luft- filtret 7. Fläkten 10 leder àngfaskatalysatorn till ett erfordrat läge - i ett speciellt exempel till sam- avsättningsapparaten såsom definerats ovan och beskri- vits härefter med hänvisning till fig 2 - via en flexibel ledning 12. Lokaliserad i en kåpa 13 anordnad kring fläk- ten 10 är en katalysatoravkännare 14. Denna avkännare mäter koncentrationen av àngfaskatalysator som passerar utmed ledningen och åstadkommer en koncentrationsläsning som tillbakamatas till, och registreras på, en skala 15.

Genom att justera finfördelningen och föràngningen av vätskekatalysatorn lagrad i tanken 3, som kan regleras inom förutbestämda gränser från skalan 15, så kan kon- centrationen av ángfaskatalysator som utmatas från appa- raten övervakas efter behov. Såsom índikerats tidigare så kan också hastigheten av matningen av katalysatorn regleras genom funktion av den hastighetsvariabla fläkten '10. Pâ detta sätt kan i förväg inställda koncentrationer av katalysatorn upprätthàllas med noggrannhet.

I fallet med molekylär upplösning av ångfaskatalysatorn i luft, kommer naturligtvis koncentrationen att variera mellan noll och mättad koncentration för den speciella katalysatorn som används vid föreliggande temperatur. I fallet av aerosoldimma existerar denna restriktion ej. t-»flvn 454 850 V Såsom indikerats ovan kan apparaten enligt fig 1 använda en flexibel ledning 12 för att mata àngfaskatalysatorn till apparaten illustrerad i fíg 2 (och allmänt betecknad med nummer 20). Denna apparat kan användas för elektro- statisk avsättning av endast katalysatorn, eller för elektro- statisk sam-avsättning av katalysatorn och en vehikel - typiskt färg. I Apparaten 20 innefattar en elektrostatisk standardpistol 21 med en cylinder 22,wnuifnàxdenelektrostatiska ladd- ningen emitteras. Matning in till det bakre av pistolen 21 sker med en tillförselledning 23 som matar färg till cylindern 22 hos pistolen, från vilken den likaledes emit- teras medelst en elektrostatisk laddning. Strömmatning 24 åstadkommer effekt för produktion av den elektrosta- tiska laddningen i pistolen 21. Så långt är pistolen kon- ventionell - och väl känd inom området.

' Såsom indikerats ovan kan den flexibla ledningen 12 för- ” binda apparaten enligt fig 1 med pistolen 21. Angfaskata- lysatorn matas till cylindern hos den elektrostatiska pistolen medelst tryckdifferensen som uppstår medelst fläkten 10 i fig 1. I apparaten enligt fig 2 är ett cy- linderhölje 25.koncentriskt anordnat kring cylindern 22 *för att säkerställa att ångfaskatalysatorn ej emitteras från pistolen innan spetsen 26 hos cylindern nås. På detta sätt laddas också katalysatorn genom det elektrostatiska fältet som produceras i spetsen av cylindern 22 - och laddas tillräckligt för att tillåta den förângade, och nu laddade, katalysatorn att avsätta sig själv pà ett jordat underlag mot vilket pistolen är riktad.

Om pistolen skall användas i ett utförande för elektrosta- tisk avsättning av endast torkmedlet (efter tidigare mål- ning av underlaget) kommer påverkning av avtryckarmeka- nismen 27 att uppnå detta'màl. Om i ett annat utförande sam-avsättning erfordras, kommer pistolen 20, reglerad genom manövrering av avtryckarmekanismen 27, att till- föras färg via ledningen 23, ângfaskatalysator via ledning 454 850 12 (och elektrostatisk laddning via ledning 24). När av- tryckaren 27, i detta utförande, trycks in kommer färg från cylindern 20 och katalysatorn från höljet 25 att samtidigt elektrostatiskt laddas. Både flödet av färg och flödet och koncentrationen av katalysatorn kan reg- leras för att åstadkomma ett önskat förhållande i sam- avsättningen av färgen och katalysatorn. Det bör natur- ligtvis lätt förstås att, då komponenterna enligt fig 1 matar torkmedlet i ångfas till komponenterna enligt fig 2, via den flexibla ledningen 12, så fungerar de till- hörande komponenterna såsom en enda apparat.

Förfarandet genom vilket den elektrostatiskt laddade katalysatorn anbringas på förmålade artiklar (på alla ytor) eller i vilket sam-avsättníngen av den elektro- statiskt laddade katalysatorn och färgen àstadkoms (pá alla sådana ytor), resulterar i en signifikant accelera- tion av härdníngen av färgfilmen för att ge torktider av uppenbar kommersiell signifikans. Sättet pá vilket av- sättningen eller sam-avsättningen ástadkoms på alla ytor kommer att förstås från fig 2 - som avbildar den divergenta banan av torkmedlet och vehikeln då sagda medel och vehikel lämnar apparaten.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till fem betecknande exempel. I relation därtill bör följande noteras.

Färgen som används i dessa exempel är ett vitt två- kumxmentspolyuretanpreparat såsom här tidigare nämnts.

I den mån den är av känd konstruktion, är den elektro- statiska pistolen av tre grundtyper - som för lämp- lighets skull hädanefter är betecknade såsom typer I, II och III. Kortfattat utför pistolen av typ I den elektrostatiska avsättningen av färg (eller annan vehi- kel) medelst en roterande skiva som finfördelar färgen inuti ettelektrostatiskt fält genererat vid spetsen av en tråd anordnad för detta ändamål (den sålunda 454 850 10 laddade färgen avsätts pá underlaget som beläggs). Pisto- len av typ II genererar ett elektrostatiskt fält me- delmzen nåd anordnad vid änden av en cylinder, genom vil- ken färg matas för att bäras av den elektrostatiska ladd- ningen (färgen matas till och igenom cylindern medelst luftassistans). Pistolen av typ III fungerar på väsent- ligen samma sätt som typ II. Färgen som skall elektrosta- tiskt laddas utmatas emellertid till cylindern hydrau- liskt.

EXEMPEL 1 (sekventiell avsättning) En metallplàt, ordentligt jordad, är belagd på båda ytor- na med färg såsom tidigare beskrivits, användande en elektrostatisk handpistol av typ I. Luft innefattande approximativt 2 000 delar per miljon dimetyletanolamin i àngform som har genererats från apparaten enligt fig 1, överförs vid räta vinklar till den färglagda plåten 7- och innan två minuter förflutit, laddas ångfaskataly- satorn användande en elektrostatisk pistol av typen III, utan att någon färg tillförs pistolen, och endast en laddning genereras; Pistolen är anordnad mot- stående plåten sålunda att den tillåter det laddade fältet att skära katalysatorflödet. Passagen av ângfas- katalysatorn och det elektrostatiska fältet från pis- tolen av typen III fortgår kontinuerligt i approxima- tivt tvá minuter, efter vilken tid både katalysatorn och ,den elektrostatiska laddningen avbryts. Efter ytterligare åtta minuters efter-härdningstid i något turbulent luft, har filmen befunnits erhålla en accelererad torkning på båda sidor av plåten för att ge en tillfredsställande torkad film.

EXEMPEL 2 (sekventiell avsättning) Förångad dimetyletanolamin (DMEA härefter) från apparaten enligt fig 1 passeras genom det flexibla röret 12 till ' ett plastcylinderhölje 25 kring höljet 22 hos en elektro- statisk pistol. Detta är apparaten enligt fig 2 med 454 850 11 pistolen, i detta fall, en elektrostatisk pistol av typ II.

Málade paneler preparerade på ett sätt såsom beskrivits i exempel 1 ovan, utsätts för ett flöde av ångfaskataly- satorn från pistolen såsom illustreras i fig 2. Angfas- katalysatorn anbringas vid en koncentration av approxi- mativt 2 500 delar per miljon, under approximativt sextio sekunder efter målningen. Detta flöde av katalysatorn upprätthålls under approximativt två minuter efter vilket det avbryts och plåten exponeras för mjuk turbulent luft under approximativt åtta minuter. Efter denna efter- härdningsperiod, har torkningen av den målade filmen be- funnits bli tydligt accelererad på båda sidor av plåten.

EXEMPEL 3 (sam-avsättning) En avsättníngspistol, sàsom beskrivs i exemplet 2 och illustreras i fig 2, är uppsatt och förbunden med appa- raten enligt fig 1. Färg, såsom tidigare beskrivits, passerar sedan igenom pistolen - och samtfiügt introdu- cerades àngfaskatalysatorn (DMEA) i en koncentration av approximativt 4 000 delar per miljon av DMEA såsom en molekylär lösning i luften. Rätt jordade paneler màlades genom samtidig applicering av färg och kata- lysator. Under dessa förhållanden, uppvisade de måla- de plåtarna lika snabbt uppnående av beröringstorrt tillstànd och generell kommersiell torrhet. , EXEMPEL 4 i Detta exempel liknar det i exemplet 3 ovan beskrivna, i dvs samma förfarande upprepades men vid detta tillfälle var àngfaskatalysatorn som användes PMT (alla andra pa- rametrar var desamma). Graden av accelererad torkning var ännu mer markerad än med DMEA och en ännu mer snabb kommersiell torrhet uppnàddes.

EXEMPEL 5 Ideüz.@æmpel var àngfaskatalysatorn blytetraetyl. Alla andra förhållanden som beskrivits ovan i exemplet 3 var. 454 _85Û identiska. Ännu en gång uppnàddes en lika markerad acce- leration vid härdningen av färgen.

Slutligen upprepas det ånyo att den föregående detaljera- de beskrivningen är avsedd att endast belysa uppfinningen.

Så länge som grundkriteria observeras, så kan detaljer som faller inom dessa kriterier och som ej är kritiska i sig själva, varieras i enlighet med vad situationen krä- Ver .

Claims (8)

Û 454 850 Patentkrav

1. Förfarande för bildande av en torkad beläggning pá ett lämpligt underlag, varvid en vehikel, såsom färg, anbringas på underlaget som skall beläggas, och varvid samtidigt ett torkmedel blandas med vehíkeln och anbringas pà underlaget som skall beläggas, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det torkande medlet omvandlas till ángfas innan det när fram till området för blandningen av det torkande medlet och vehikeln, och att i omrâdet för blandningen av det torkande medlet och vehikeln,vehikeln och det torkande medlet samtidigt laddas elektrostatiskt.

2. Förfarande enligt krav 1, varvid vehikeln är en en- eller tvàdelsvehikel som innefattar fria isocyanatgrupper,

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, varvid det torkande medlet är utvalt från ammoniak, en amin, en organometallkata- lysator eller en kombination av dessa.

4. Förfarande enligt krav 3, varvid det torkande medlet är en alkanolamin.

5. Förfarande enligt något av kraven 1-4, varvid det torkande medlet omvandlas till ångfas genom reglerad finfördelning av ett flytande modertorkmedel.

6. Apparat för bildande av en torkad beläggning på ett lämpligt underlag, innefattande första organ (22) för anbringande en vehikel, såsom en färg, på underlaget som skall be- läggas, och andra organ (25) för att samtidigt anbringa ett torkmedel på underlaget, k ä n n e t e c k n a d därav, att apparaten innefattar en anordning för omvandlande det torkande medlet till ångfas innan det når fram till det andra organet (25), och ett organ (22) för att samtidigt elektro- statiskt ladda torkmedlet och vehikeln, och att sagda första organ (22) och sagda andra organ (25) är koncent- 454 85U lq riskt anordnade i förhållande till varandra.

7. Apparat enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d därav, att anordníngen innefattar organ (5) för förångning av ett flytande torkmedel, organ (10) för att reglerbart utmata det förángade medlet till ett erfordrat läge, och avkänníngsorgan (14) anordnade i tíllförselbanan för att säkerställa att koncentrationen av tillfört för- ângat medel upprätthålles inom förutbestämda gränser.

8. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att organen (5) är anordnade att mottaga komprimerad luft och flytande torkmedel, och att anordníngen inne- fattar ett organ (6) för ástadkommande av blandnings- effekt, samt att anordníngen är anordnad att íntaga omgivningsluft via ett filter (7). h: |,..n. .l . ...nu .A