Verfahren zum Beschichten textiler Flächengebilde mit einem Kunstharz Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Verfahren zum Beschichten textiler Flächengebilde durch Auf bringen von bei Raumtemperatur festen, thermoplasti schen oder thermohärtbaren Kunstharzen mit Hilfe eines elektrostatischen Feldes, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen des Kunstharzes in das elek trostatische Feld die elektrische Leitfähigkeit des Kunst harzes durch Beigabe eines Zusatzstoffes derart erhöht wird, dass das so modifizierte Kunstharz in einem elek trostatischen Feld, das durch eine zwischen 20 und 120 kV liegende Potentialdifferenz erzeugt wird,
ver sprüht werden kann.
Einen massgebenden Anteil am Erfolg dieses Ver fahrens hat, wie sich zeigte, nicht nur die Viskosität des Partikelmaterials, sondern insbesondere die elektrische Leitfähigkeit bzw. die Dielektrizitätskonstante dieses Materials. Es wurde nun gefunden, dass als Zusatzstoff zu dem Kunstharz mit besonderem Vorteil ein polares Derivat einer organischen Säure in einer Menge zu gegeben wird, die ausreicht, um dem Kunstharz einen elektrischen Widerstand im Bereich von 0,3 X 106 bis 5,5 X 1010 Ohm/cm3 zu verleihen.
Bekannt war es bisher (DAS Nr. 1040 497), Flä chengebilde elektrostatisch zu beflocken unter Verwen dung von Reyonfasern, die zwecks Vermeidung von Zusammenballungen mit einer wässrigen Lösung eines Kondensationsproduktes aus einer höheren Fettsäure und einer Aminosulfosäure vorbehandelt wurden.
Anhand der beiliegenden Zeichnung ist das erfin dungsgemässe Verfahren im folgenden beispielsweise nä her erläutert.
Die in der Zeichnung gezeigte Anlage besitzt einen ummantelten Behälter 1'5 für das zu versprühende flüs sige Material. Im Behälter 15 ist ein Rührwerk 16 an- geordnet. Vom Behälter 15 führt eine Leitung über einen Haupthahnen 17 zu einem Förderraum mit an- treibbarer Förderschnecke 18, welche eine nach oben gerichtete Schlitzdüse 19 speist. Über der Düse 19 ist als Gegenelektrode eine mit Innenheizung (nicht gezeich net) versehene Metalltrommel 20 angeordnet.
Ein zu beschichtendes Trägerband 21 wird von einer Vorrats rolle 22 abgewickelt, nach Passieren einer Leitrolle 23 um die Trommel 20 geschlungen und an einer Heiz bzw. Trocknungsvorrichtung 24 vorbeigeführt. Über eine weitere Leitrolle 25 passiert das Trägerband eine Behandlungsstation 26 und wird dann auf eine Auf nahmetrommel 27 gewickelt.
Die Fördergeschwindigkeit der Förderschneckeneinrichtung, der Abstand der als Hauptelektrode dienenden Düse 19 von der Gegen elektrode 20 und die Grösse des Düsenspaltes sind ein, stellbar, wobei auch die Temperatur im Behälter 15, in der Fördereinrichtung, in der Düse 19, in der Gegen elektrode 20 und in der Heizvorrichtung 24 einstellbar Ist.
Zum Betrieb der beschriebenen Anlage wird zwi schen Düse 19 und Gegenelektrode 20 ein Hoch spannungsfeld erzeugt, wobei Spannungen zwischen 15 und 150 kV anwendbar sind, während das zu sprühende Material mit den notwendigen Zusätzen in den Behälter 15 eingefüllt wird. Mittels der Förderschnecke wird das verflüssigte Material der Düse 19 zugeführt, wo es in Form eines Strahls aus fein verteilten Partikeln austritt.
Durch das elektrostatische Hochspannungsfeld werden die Partikeln nach oben geführt und noch vor ihrem Auftreffen auf dem Trägerband 21 weiter zer kleinert. So entsteht auf dem Trägerband 21 aus den feinen Partikeln eine dünne Schicht; das zusätzliche Er- hitzend. dieser Schicht beim Passieren der Heizvorrichtung 24 kann ein noch innigeres Verschmelzen der Partikeln bewirken. In der Vorrichtung 26 wird die vom Träger band mitgeführte Schicht gekühlt.
<I>Beispiel</I> Als Sprühmittel wird eine Polyvinylchlorid-Disper- sion folgender Zusammensetzung verwendet: Polyvinyl- chlorid: 100 Gewichtsteile Di-2-Äthylhexyl-Phthalat 100 Teile Bleiweisspaste 2 Teile Talk 8 Teile Butyl-Alkohol 30 Teile Dieses Gemisch wird zu einer glatten, gleichförmigen Paste verarbeitet und filtriert. Diese PVC-Paste besitzt eine Viskosität von 60 dyn - sec/cm2 bei 21' C und eine elektrische Leitfähigkeit von 11 - 106 Ohm.
Diese PVC-Mischung wird anschliessend in den Behälter 15 gefüllt und durch die Schnecke 18 zur Düse 19 trans- portiert, deren Öffnungsbreite auf etwa 0,8 mm einge stellt wird, während an die Düse eine Spannung von 30 kV angelegt wird. Der Abstand der Düsenmündung von der Oberfläche der beheizten Trommel 20 beträgt annähernd 30 cm. Als Trägerband ist ein Gewebeband vorgesehen, wobei das Material bei 90 C an der Trom mel geliert und in der Heizvorrichtung 24 zur einwand freien Verschmelzung auf etwa 1'50 C erhitzt wird.
Das so beschichtete Band wird anschliessend in der Vorrichtung 26 gekühlt und dann auf die Trommel 27 aufgewickelt.
Im vorangehenden wurde stets davon ausgegangen, dass das Partikelmaterial einem elektrostatischen Feld mit von unten nach oben gerichtetem Kraftfluss aus gesetzt wird. Es ist aber ohne weiteres möglich, die Anordnung auch so zu treffen, dass der Kraftfluss des Feldes schräg, von der Seite oder von oben nach unten zum Trägerband hin verläuft. Die Schwerkraft kann dabei zum Transport der Partikeln herangezogen wer den, während das elektrostatische Feld zur Hauptsache der Partikelzerkleinerung dient.
Dieser letztgenannte Effekt verbessert sich in vielen Fällen mit zunehmender Spannung, so dass auch Spannungen von mehr als 60 kV zur Anwendung gelangen können. In gewissen Fällen kann es auch vorteilhaft sein, das zu sprühende Ma terial der Elektrodendüse unter einem gewissen über- druck zuzuführen; auch in diesem Fall dient das elek trostatische Feld in der Hauptsache zum weiteren Zer reissen der Partikel des Druckstrahls, bevor diese auf das Trägerband auftreffen.
In der beschriebenen Weise lassen sich aus den verschiedensten Kunstharzen Deckschichten, Schutz schichten (z. B. gegen Durchlässigkeit, gegen Abrieb), Zierschichten (mit oder ohne Farbzusatz, Muster usw.) ein- oder mehrlagig praktisch beliebig dünn in einfacher Weise herstellen.
Die zur Durchführung des Verfahrens notwendige Einrichtung ist relativ einfach, und es ist keinerlei mechanische Bearbeitung der erzeugten Schichtkörper notwendig. Es kann. mit Spannungen in nerhalb eines sehr grossen Bereiches gearbeitet werden, wobei auch Hilfselektroden seitlich oder hinter dem Träger zur Steuerung des elektrischen Feldes verwendet werden können. Ebenso lassen sich nach dem gleichen Verfahren Gemische aus Flüssig- und Festpartikeln zu Dünnschichtkörpern sprühen.
Durch geeignete Ausbildung der Gegenelektrode las sen sich auch poröse Schichtkörper bzw. Beläge her stellen; so könnte z. B. eine feinstperforierte Gegenelek- trode oder eine solche mit örtlich verteilt aufgebrachten Isolatoren verwendet werden. In ähnlicher Weise könnte auch die Schichtdicke des Belages auf dem an der Düse vorbeiwandernden Träger abschnittweise oder kon tinuierlich verändert werden. In Ergänzung des beschrie benen Beschichtungsverfahrens könnte im gleichen Ar beitsgang auch ein Beflocken eines Grundbelages mittels Fasern oder dergleichen erfolgen.
Es hat sich gezeigt, dass mit den bisher üb lichen, elektrostatischen Sprühverfahren (Schmelzfluss- index nach Brit. Stand Spec. 2782, Teil 1, Grade 20) Polyäthylene nicht zu dem zur homogenen Schicht bildung erforderlichen feinen Nebel zersprüht werden können.
Mit dem vorliegenden neuen Verfahren da gegen, nach welchem Viskosität, Dielektrizitätskon- stante, Leitfähigkeit und Oberflächenspannung der zu versprühenden Schmelze so verändert werden, dass diese Schmelze sprühbar wird, gelingt es einwandfrei, sehr dünne homogene Schichten zu erzeugen. Die Viskosität kann, z. B. durch Zusetzen von die Viskosität verbessern den Stoffen unter gleichzeitigem Erhitzen in der ge wünschten Weise verändert werden.
Da niedrige Viskosi tät und relativ hohe Temperaturen erforderlich sind, um die fraglichen Polyäthylene sprühbar zu machen, ist es meist erforderlich, ein Antioxydationsmittel beizu fügen und das Schmelzen in einem geschlossenen System durchzuführen. Derart behandeltes Polyäthylen lässt sich nun zwar mit Hilfe eines Hochspannungsfeldes ver sprühen, doch wird kein feiner Nebel erhalten, d. h. die gebildeten Tröpfchen sind zu gross. Zur Tröpfchenver- kleinerung muss auch die elektrische Leitfähigkeit ver grössert werden, z. B. durch geeignete Zusätze, die bei Temperaturen um 400 C verwendbar sind.
Herabsetzung der Viskosität und Erhöhung der Leit fähigkeit genügen aber meist noch nicht, um die ge wünschten sehr feinen Partikeln zu erhalten; es muss auch die Oberflächenspannung der Schmelze herabge setzt werden, was durch Zusätze, die in der Art von Schutzkolloiden wirken, erreicht wird. In dieser Weise behandeltes Grade 20 Polyäthylen lässt sich elektrosta tisch zu feinstem Nebel zersprühen.
Praktisch wird so vorgegangen, dass das Polyäthylen in einem Extruder geschmolzen und mit konstantem Druck der Düse zugeführt wird. An die isolierte Düse wird die zur Erzeugung des Feldes erforderliche Hoch spannung angelegt; die Anordnung ist zweckmässig so, dass sich die Düse im Abstand von etwa 14 cm unter der Gegenelektrode befindet. Es hat sich auch als vorteil haft erwiesen, mehrere Düsen hintereinander anzuord nen und das Trägerband z. B. mittels Saugwalzen nach einander an den verschiedenen Sprühstationen vorbei zuführen.
Im Falle von höher viskosem Sprühmaterial kann es auch zweckmässig sein, beide ,Elektroden gegenüber der Umgebung zu isolieren, wobei an die Düsenelektrode eine negative und an die Gegenelektrode eine positive Spannung angelegt wird. Mit dieser Anordnung lässt sich ein feineres Versprühen von hochviskosen Schmel zen oder Flüssigkeiten erzielen.
Als geeignete Polyäthylenmischung hat sich folgende ergeben: Alkathen XRM 21 100 Teile Swan Wax A. 36 5 Teile Araclor _5460 10 Teile Magnesiumstearat 1 Teil Gereinigtes Butylen-Hydroxy-Toluen 0,15 Teil Dilaurylthiodipropionat 0,05 Teil Die genannten Gemischteile werden, ausgenommen das Araclor , in einer Mischvorrichtung, z.
B. einer Zwei walzenmühle, gemischt; dann wird das Araclor zu gegeben und das Ganze glatt gemischt. Das Gemisch wird mit einer Temperatur von 390 bis 400 C durch den Extruder geschickt.
Mit dem vorliegenden Verfahren lassen sich auch Pulver von Polymeren und Kunstharzen zerstäuben. Bei bisherigen Verfahren hat sich gezeigt, dass ein übli ches Polyäthylenpulver durch elektrostatisches Versprü hen nicht zu gleichförmigen Schichten verarbeitet wer-' den kann. Das Gleiche gilt für PVC-Pulver, obwohl hier etwas feinere Pulver erhältlich sind. Um Polyäthylen- und PVC-Pulver einwandfrei versprühen zu können, wird es so behandelt, dass die Partikeloberfläche mit einem dünnen Halbleiterfilm überzogen wird. Damit wurden ausgezeichnete Resultate erreicht.
Ein einwandfreies Versprühen von PVC-Pulver wird dann erhalten, wenn dessen Leitfähigkeit 0,2 X 10-4 ,u Mho und die Dielektrizitätskonstante 0,66 Microfarad be trägt.
Ohne spezielle Behandlung besitzt das PVC-Pulver eine Leitfähigkeit von weniger als 10-5 ,u. Mho und eine Dielektrizitätskonstante von 0,53 Micro-Microfarad. Im folgenden sei ein geeigneter Test angegeben: 0,1 Laurinsäure-Monoäthanolamid und 0,1 % Propylen-Gly- col-Monostearat werden in 100 Teilen Methylenchlorid gelöst. Der Lösung werden dann 100 Teile Polyäthylen pulver beigemischt, das vorgängig mit 100 Teilen Methy- lenchlorid benetzt wurde.
Das Gemisch wird dann ge rührt und das Methylenchlorid durch Vakuumdestilla tion abgezogen. Dann wird das trockene Pulver ver feinert (40 Maschensieb) und mittels einer Düse, an die eine Spannung von 30 kV angelegt ist und die im Abstand von 14 cm von der Gegenelektrode liegt, ver sprüht. über die Gegenelektrode wird eine Aluminium folie mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 m/Min. geführt;
die Folie wird auf 180 C erhitzt, so dass der Niederschlag auf der Folie in einen gleichförmigen Film verschmilzt. Nach dem Erzeugen des Filmes auf der Folie wird diese über eine Polierstange geführt, dann gekühlt und aufgewickelt. Ähnliche Resultate wer den mit PVC-Pulver erreicht, wenn das letztere mit einer Mischung aus 0,05 % Natrium-Dioctyl-Sulfosucci- nat und 0,05 % Laurinsäure-Monoäthanolamid vorbe handelt wird.
Bisher war es auch kaum möglich, Polymere- und Kunstharzpasten elektrostatisch zu versprühen, da diese Materialien hohen elektrischen Widerstand aufweisen. Es wurden besonders Versuche mit Polyvinylchlorid-Pasten gemacht, doch liess sich nach den bisherigen Verfahren dieses Material nur schlecht versprühen, auch wenn bei einem Elektrodenabstand von 14 cm eine Spannung von 30 kV angelegt wurde. Es hat sich nun gezeigt, dass die Sprühfähigkeit wesentlich verbessert werden konnte, wenn dem Polymer gewisse Zusatzstoffe beigegeben wurden. So ist z.
B. die Leitfähigkeit einer üblichen Paste aus Geon PVC-Paste Polymer 100 Teile, Di- octylphthalat 120 Teile 0,4 - 10-4 Micro-Mho, während die Viskosität bei 45 C 1 Min. 20 Sek. (Nr. 4 Ford becher-Viskosimeter) beträgt.
Wird dagegen die Mi schung wie folgt zusammengesetzt: Geon 121 PVC Polymer -Paste 100 Teile Dioctylphthalat 120 Teile Natrium Dioctyl-Sulfosuccinat 2 Teile Laurinsäure-Monoäthanolamid 2 Teile Magnesiumstearat 2 Teile so ergibt sich eine Leitfähigkeit des Gemisches von 0,6 - 10-3 Micro-Mho und bei 45 C eine Viskosität von 3 Min. 10 Sek.
(Nr. 4 Fordbecher-Viskosimeter). Er folgt das Sprühen dieses Gemisches bei einem Elek- trodenabstand von 14 cm und einer Spannung von 30 kV, so erhält man einwandfreie Resultate. Es hat sich ferner gezeigt, dass unter den genannten Umständen die Viskosität des noch sprübaren Materials maximal 3 Min. 10 Sek.
(Nr. 4 Ford Cup Viskosimeter bei 45 C) beträgt und die minimale Leitfähigkeit 0,6 - 10-3 Micro- Mho. Zur Messung der elektrischen Materialeigenschaf ten wurde in den beschriebenen Beispielen eine Wayne Kerr Brücke Typ B 221 und eine Kapazitätszelle Typ C 121 (bei 451 C) verwendet.
Bei einem praktischen Beispiel wurde die in der genannten Weise hergestellte PVC-Paste auf ein Gewebe aufgesprüht und dort zu einem dünnen Film verschmol zen.
Versuche haben gezeigt, dass eine .Schmelze aus Polyäthylen (DYDT Union Carbide) bei einer Tempe ratur von z. B. 140 C im elektrostatischen Hoch spannungsfeld in grossen Tropfen sprüht, die nach ihrer Ablagerung auf dem Trägerband einen Durchmesser von 1/2 bis 4 mm aufweisen. Es lässt sich somit auf diese Weise kein dünner, homogener Film erzeugen. Wird dagegen dem Polyäthylen ein die Viskosität und insbesondere die Leitfähigkeit verbessernder Zusatz stoff z.
B. 16 g Caprinsäureäthanolamid auf 400 g Polyäthylen beigefügt, so sprüht die Schmelze bei 140 C in feinen Tröpfchen, deren Durchmesser 30 ,u oder weniger beträgt; in, beiden Fällen wurden gleiche Spannungen zwischen 75 und 80 kV verwendet.
Ein weiterer Versuch zeigt, dass z. B. ein aus 90 g Kunstharz SK (Chem. Werke Hüls) und 210 g Toluol zusammengesetzter Lack bei Raumtemperatur und einer Hochspannung von 70 kV in Einzelstrahlen zersprüht, die nicht oder nur zu grossen Tropfen zerteilt werden. Bei Zugabe eines geeigneten Zusatzstoffes z. B. von 10g Laurinsäureisopropanolamid zersprühen dagegen die Strahlen im Hochspannungsfeld zu Tröpfchen, de ren Durchmesser 30 1, oder weniger beträgt.
Es hat sich somit gezeigb, dass sich durch geeignete Zusatzstoffe auf chemischem oder physikalischem Weg die Sprühfähigkeit von Lacken, Schmelzen, Pasten und Pulvern (durch entsprechende Beeinflussung ihrer Vis kosität, Leitfähigkeit, Oberflächenspannung usw.) so weit verbessern lassen, dass nach diesem Verfahren auch solche Materialien, die bisher für diesen Zweck als un geeignet betrachtet wurden, zu dünnen, gleichförmigen Filmen verarbeitet werden können.
Im allgemeinen sollte ein dem Sprühfeld ausgesetz tes, flüssiges bzw. verflüssigtes Material folgende Eigen schaften aufweisen: Leitfähigkeit 0,3 - 10s=5,5 - 1013 Ohm/cm3 bei 140 C, zweckmässig um 0,3 . 103-103; Dielektrizitätskonstante bei 140 C wenigstens 0,3 Micro-Microfarad, zweckmässig 0,4-0,5; Viskosität (Fordbecher 4 bei 400 C) maximal 2 Min. 15 Sek., zweckmässig weniger als 1 Min. 20 .Sek.
Process for coating textile fabrics with a synthetic resin The subject of the main patent is a process for coating textile fabrics by applying thermoplastic or thermosetting synthetic resins that are solid at room temperature with the aid of an electrostatic field, characterized in that before the synthetic resin is introduced into the electrostatic Field the electrical conductivity of the synthetic resin is increased by adding an additive in such a way that the synthetic resin modified in this way is in an electrostatic field generated by a potential difference between 20 and 120 kV,
can be sprayed.
As has been shown, not only the viscosity of the particulate material but, in particular, the electrical conductivity or the dielectric constant of this material plays a decisive role in the success of this process. It has now been found that, with particular advantage, a polar derivative of an organic acid is added to the synthetic resin in an amount sufficient to give the synthetic resin an electrical resistance in the range from 0.3 × 10 6 to 5.5 × 10 10 Ohms / cm3.
It was previously known (DAS No. 1040 497) to electrostatically flock flat structures using rayon fibers that were pretreated with an aqueous solution of a condensation product of a higher fatty acid and an aminosulfonic acid in order to avoid clumping.
The method according to the invention is explained in the following, for example, more closely using the accompanying drawings.
The system shown in the drawing has a jacketed container 1'5 for the liquid material to be sprayed. An agitator 16 is arranged in the container 15. A line leads from the container 15 via a main tap 17 to a conveying space with a drivable conveying screw 18, which feeds an upwardly directed slot nozzle 19. Above the nozzle 19, a metal drum 20 provided with internal heating (not signed net) is arranged as a counter electrode.
A carrier tape 21 to be coated is unwound from a supply roll 22, wrapped around the drum 20 after passing a guide roller 23 and passed past a heating or drying device 24. The carrier tape passes a treatment station 26 via a further guide roller 25 and is then wound onto a drum 27 on.
The conveying speed of the screw conveyor device, the distance between the nozzle 19 serving as the main electrode and the counter electrode 20 and the size of the nozzle gap are adjustable, whereby the temperature in the container 15, in the conveyor device, in the nozzle 19, in the counter electrode 20 and is adjustable in the heating device 24.
To operate the system described, a high-voltage field is generated between the nozzle 19 and the counter electrode 20, with voltages between 15 and 150 kV being applicable, while the material to be sprayed is filled into the container 15 with the necessary additives. By means of the screw conveyor, the liquefied material is fed to the nozzle 19, where it emerges in the form of a jet of finely divided particles.
By the electrostatic high-voltage field, the particles are guided upwards and before they hit the carrier tape 21 further zer smaller. In this way, a thin layer is formed from the fine particles on the carrier tape 21; the additional heating. this layer when passing through the heating device 24 can bring about an even more intimate fusion of the particles. In the device 26, the layer carried along by the carrier tape is cooled.
<I> Example </I> A polyvinyl chloride dispersion of the following composition is used as a spray: Polyvinyl chloride: 100 parts by weight of di-2-ethylhexyl phthalate 100 parts of white lead paste 2 parts of talc 8 parts of butyl alcohol 30 parts This mixture is processed into a smooth, uniform paste and filtered. This PVC paste has a viscosity of 60 dyn - sec / cm2 at 21 ° C and an electrical conductivity of 11-106 ohms.
This PVC mixture is then filled into the container 15 and transported by the screw 18 to the nozzle 19, the opening width of which is set to about 0.8 mm, while a voltage of 30 kV is applied to the nozzle. The distance of the nozzle mouth from the surface of the heated drum 20 is approximately 30 cm. A fabric tape is provided as the carrier tape, with the material gelling at 90 ° C. on the drum and heated to around 1'50 ° C. in the heating device 24 for perfect fusion.
The strip coated in this way is then cooled in the device 26 and then wound onto the drum 27.
In the foregoing, it was always assumed that the particulate material is exposed to an electrostatic field with a flow of force directed from bottom to top. However, it is easily possible to arrange the arrangement in such a way that the force flow of the field runs obliquely, from the side or from top to bottom towards the carrier tape. Gravity can be used to transport the particles, while the electrostatic field is mainly used to crush the particles.
This last-mentioned effect improves in many cases with increasing voltage, so that voltages of more than 60 kV can also be used. In certain cases it can also be advantageous to feed the material to be sprayed to the electrode nozzle under a certain excess pressure; In this case too, the electrostatic field is mainly used to further tear the particles of the pressure jet before they hit the carrier tape.
In the manner described, cover layers, protective layers (e.g. against permeability, against abrasion), decorative layers (with or without added color, pattern, etc.) can be produced in a simple manner in one or more layers of practically any desired thickness from a wide variety of synthetic resins.
The device required to carry out the method is relatively simple, and no mechanical processing of the laminated bodies produced is necessary. It can. work with voltages within a very large range, and auxiliary electrodes can also be used to control the electrical field on the side or behind the carrier. Mixtures of liquid and solid particles can also be sprayed into thin-film bodies using the same process.
By suitably designing the counter electrode, it is also possible to produce porous layers or coverings; so could z. B. a finely perforated counter electrode or one with locally distributed insulators can be used. In a similar way, the layer thickness of the coating on the carrier moving past the nozzle could also be changed in sections or continuously. In addition to the described coating process, a flocking of a base covering using fibers or the like could also take place in the same work process.
It has been shown that with the electrostatic spraying methods customary up to now (melt flow index according to Brit. Stand Spec. 2782, Part 1, Grade 20), polyethylene cannot be sprayed into the fine mist required for homogeneous layer formation.
With the present new method, on the other hand, according to which the viscosity, dielectric constant, conductivity and surface tension of the melt to be sprayed are changed so that this melt can be sprayed, it is possible to produce very thin homogeneous layers without any problems. The viscosity can e.g. B. by adding the viscosity improve the substances can be changed while heating in the ge desired manner.
Since low viscosity and relatively high temperatures are required to make the polyethylene in question sprayable, it is usually necessary to add an antioxidant and perform the melting in a closed system. Polyethylene treated in this way can now be sprayed with the aid of a high-voltage field, but no fine mist is obtained; H. the droplets formed are too large. To reduce the size of the droplets, the electrical conductivity must also be increased, e.g. B. by suitable additives that can be used at temperatures around 400 C.
However, reducing the viscosity and increasing the conductivity are usually not enough to obtain the very fine particles desired; the surface tension of the melt must also be reduced, which is achieved by additives that act in the manner of protective colloids. Grade 20 polyethylene treated in this way can be electrostatically sprayed into the finest mist.
In practice, the procedure is that the polyethylene is melted in an extruder and fed to the nozzle at constant pressure. The high voltage required to generate the field is applied to the insulated nozzle; the arrangement is expedient so that the nozzle is at a distance of about 14 cm below the counter electrode. It has also proven to be advantageous to arrange several nozzles one behind the other and the carrier tape z. B. by means of suction rolls one after the other past the various spraying stations.
In the case of spray material with a higher viscosity, it can also be expedient to isolate both electrodes from the environment, a negative voltage being applied to the nozzle electrode and a positive voltage to the counter electrode. With this arrangement, a finer spraying of highly viscous melts or liquids can be achieved.
The following was found to be a suitable polyethylene mixture: Alkathen XRM 21 100 parts Swan Wax A. 36 5 parts Araclor _5460 10 parts Magnesium stearate 1 part Purified butylene-hydroxy-toluene 0.15 part Dilaurylthiodipropionate 0.05 part , in a mixing device, e.g.
B. a two roller mill, mixed; then the araclor is added and the whole thing is mixed smoothly. The mixture is passed through the extruder at a temperature of 390 to 400.degree.
The present method can also be used to atomize powders of polymers and synthetic resins. In previous processes it has been shown that a customary polyethylene powder cannot be processed into uniform layers by electrostatic spraying. The same goes for PVC powder, although slightly finer powders are available here. In order to be able to properly spray polyethylene and PVC powder, it is treated in such a way that the particle surface is coated with a thin semiconductor film. Excellent results have thus been achieved.
Perfect spraying of PVC powder is obtained when its conductivity is 0.2 × 10-4, u Mho and the dielectric constant is 0.66 microfarad.
Without special treatment, the PVC powder has a conductivity of less than 10-5, u. Mho and a dielectric constant of 0.53 micro-microfarads. A suitable test is given below: 0.1% lauric acid monoethanolamide and 0.1% propylene glycol monostearate are dissolved in 100 parts of methylene chloride. The solution is then admixed with 100 parts of polyethylene powder which has previously been wetted with 100 parts of methylene chloride.
The mixture is then stirred and the methylene chloride is stripped off by vacuum distillation. Then the dry powder is refined (40 mesh sieve) and sprayed using a nozzle to which a voltage of 30 kV is applied and which is 14 cm from the counter electrode. Over the counter electrode is an aluminum foil at a speed of about 5 m / min. guided;
the foil is heated to 180 ° C. so that the precipitate on the foil fuses into a uniform film. After the film has been created on the foil, it is passed over a polishing rod, then cooled and wound up. Similar results are achieved with PVC powder if the latter is vorbe with a mixture of 0.05% sodium dioctyl sulfosuccinate and 0.05% lauric acid monoethanolamide.
Up to now it was hardly possible to spray polymer and synthetic resin pastes electrostatically, since these materials have high electrical resistance. Particular attempts were made with polyvinyl chloride pastes, but this material could only be sprayed with difficulty using previous methods, even if a voltage of 30 kV was applied with an electrode spacing of 14 cm. It has now been shown that the sprayability could be significantly improved if certain additives were added to the polymer. So is z.
B. the conductivity of a conventional paste made of Geon PVC paste polymer 100 parts, di-octyl phthalate 120 parts 0.4-10-4 Micro-Mho, while the viscosity at 45 C 1 min. 20 sec. (No. 4 Ford cup -Viscometer).
If, on the other hand, the mixture is composed as follows: Geon 121 PVC polymer paste 100 parts dioctyl phthalate 120 parts sodium dioctyl sulfosuccinate 2 parts lauric acid monoethanolamide 2 parts magnesium stearate 2 parts, the conductivity of the mixture is 0.6-10-3 micro -Mho and at 45 C a viscosity of 3 min. 10 sec.
(No. 4 Ford cup viscometer). If this mixture is sprayed with an electrode spacing of 14 cm and a voltage of 30 kV, perfect results are obtained. It has also been shown that, under the circumstances mentioned, the viscosity of the still sprayable material is a maximum of 3 minutes 10 seconds.
(No. 4 Ford Cup viscometer at 45 C) and the minimum conductivity is 0.6-10-3 Micro-Mho. To measure the electrical material properties, a Wayne Kerr bridge type B 221 and a capacitance cell type C 121 (at 451 C) were used in the examples described.
In a practical example, the PVC paste produced in the above-mentioned manner was sprayed onto a fabric and fused there to form a thin film.
Tests have shown that a .Melt of polyethylene (DYDT Union Carbide) at a temperature of z. B. 140 C in the electrostatic high-voltage field sprays in large drops that have a diameter of 1/2 to 4 mm after their deposition on the carrier tape. It is therefore not possible to produce a thin, homogeneous film in this way. If, on the other hand, the polyethylene is a viscosity and especially the conductivity improving additive z.
B. 16 g of capric acid ethanolamide added to 400 g of polyethylene, the melt sprays at 140 C in fine droplets, the diameter of which is 30 u or less; in both cases the same voltages between 75 and 80 kV were used.
Another experiment shows that z. B. a paint composed of 90 g synthetic resin SK (Chem. Werke Hüls) and 210 g toluene is sprayed in single jets at room temperature and a high voltage of 70 kV, which are not or only divided into large drops. When adding a suitable additive z. B. of 10g lauric acid isopropanolamide, however, spray the rays in the high voltage field into droplets, de Ren diameter 30 1, or less.
It has thus been shown that suitable additives chemically or physically can improve the sprayability of paints, melts, pastes and powders (by influencing their viscosity, conductivity, surface tension, etc.) to such an extent that this process can also such materials, previously considered unsuitable for this purpose, can be processed into thin, uniform films.
In general, a liquid or liquefied material exposed to the spray field should have the following properties: Conductivity 0.3-10s = 5.5-1013 Ohm / cm3 at 140 ° C, preferably around 0.3. 103-103; Dielectric constant at 140 C at least 0.3 micro-microfarads, preferably 0.4-0.5; Viscosity (Ford cup 4 at 400 C) max. 2 min. 15 sec., Expediently less than 1 min. 20 sec.