Спосіб грунтування та покриття

1. Спосіб ґрунтування паперового або картонного субстрату, який включає приведення субстрату в контакт з ґрунтовкою, що подається з джерела ґрунтовки, та осадження ґрунтовки на субстрат, який відрізняється тим, що включає електростатичне осадження за допомогою електроспінінга. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що щонайменше частина ґрунтовки знаходиться у формі волокон, диспергованих в газовій фазі. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що волокна утворюються з розчину або емульсії ґрунтувального матеріалу в розчиннику або емульсійному середовищі. 4. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що середній діаметр волокон становить від 0,05 до 1,0 мкм, переважно від 0,1 до 0,5 мкм. 5. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що вміст ґрунтувального матеріалу в розчині становить від 5 до 50 мас. %, переважно від 20 до 45 мас. %. 6. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що в'язкість розчину становить від 40 до 400 сПз, переважно від 50 до 200 сПз. 7. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що розчинник вибраний з водних систем розчинників і, переважно, являє собою воду або суміш, яка містить воду і спирт. 8. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що ґрунтувальний матеріал вибраний з групи, яка складається з природних полімерів, поліспиртів, металоорганічних сполук і синтетичних полімерів. 2 (19) 1 3 88515 Винахід стосується способу ґрунтування субстрату (основи), який включає приведення субстрату в контакт з ґрунтовкою, що подається з джерела ґрунтовки, і осадження ґрунтовки на субстрат. Винахід також стосується способу нанесення покриття на субстрат, який включає приведення субстрату в контакт з ґрунтовкою, що подається з джерела ґрунтовки, осадження ґрунтовки на субстрат і покриття заґрунтованого субстрату покриваючою речовиною. Існують різні способи поліпшення адгезії між субстратом та покриттям. До таких способів можна віднести обробку поверхні, надання шорсткості механічним шляхом, видалення слабких примежових шарів, мінімізацію напруження, використання підсилювачів адгезії, використання підходящих кислотно-основних взаємодій, а також забезпечення сприятливих термодинамічних властивостей і використання зволоження. Стандартні методи обробки включають використання хімічних речовин, таких як ґрунтовки і розчинники, використання 4 тепла і полум'я, механічні методи, плазмову обробку, обробку коронним розрядом та опромінювання. Кожен з методів може мати декілька ефектів, поліпшуючих адгезію. Важливим способом поліпшення адгезії між субстратом та його покриттям є ґрунтування. Ґрунтування означає обробку субстрату ґрунтувальним покриттям (ґрунтовкою). Під ґрунтовкою мають на увазі попереднє покриття, нанесене на поверхні, що підлягають фарбуванню або обробці іншим способом. Див. McGraw-Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms (Словник науково-технічних термінів МакГроу-Хілла), 6 ред., стор. 1668 та 1669. Стандартні ґрунтовки являють собою склеювальні органічні речовини, розчинні у воді і/або органічному розчиннику, і використовуються для обробки поверхні субстрату з метою поліпшення її адгезії до покриття або зчеплення з покриттям. У наступній таблиці наведені стандартні ґрунтовки та їх адгезійні та експлуатаційні характеристики. Таблиця 1 Властивості стандартних ґрунтовок Адгезійні характеристики Експлуатаційні характеристики Полімерна плівХімічна стійТип ґрунтовки Папір Метал Термостійкість Вологостійкість ка кість Шелак низька відмінна низька низька низька низька Органічний титанат гарна гарна гарна задовільна задовільна задовільна Поліуретан дуже гарна відмінна відмінна відмінна відмінна відмінна Поліетиленімін дуже гарна гарна відмінна відмінна низька низька Етиленакрилова відмінна відмінна задовільна задовільна відмінна гарна кислота Полівініліденхлорид відмінна задовільна відмінна гарна дуже гарна задовільна Традиційне ґрунтування проводять за допомогою звичайних способів нанесення з розчину. Нанесення ґрунтовки підсилює адгезію між субстратом та покриттям за рахунок збільшення вільної енергії (змочуваності) поверхонь, індукування хімічних реакцій між ними і видалення з них домішок, що послабляють зчеплення. Проте традиційне ґрунтування має недолік, який полягає в тому, що важко одержати точну масу покривного шару, підходящу для конкретної використовуваної ґрунтовки. Однорідне осадження є важливим для всіх ґрунтовок. Це особливо стосується випадку нерівних поверхонь, менш доступні ділянки яких складніше обробити звичайними способами ґрунтування. Ці недоліки долаються за допомогою нового способу ґрунтування субстрату, який включає приведення субстрату в контакт з ґрунтовкою, що подається з джерела ґрунтовки, і осадження ґрунтовки на субстрат. Заявлений спосіб по суті відрізняється тим, що осадження проводять електростатично. Під «осадженням» мають на увазі нанесення будь-якого матеріалу на субстрат. Під терміном «електростатично» мають на увазі будьщо, що стосується статичної електрики, таке як електричний заряд предмету. Cм. McGraw-Hill, Dictionary of Scientific and Technical Terms, 6th Ed., p.707. Електростатичні способи нанесення покриттів відомі як такі. Проте авторами винаходу було встановлено, що ці способи, зокрема, підходять для цілей ґрунтування. За допомогою електростатичного нанесення покриття можна легко одержувати точну масу покривного шару, підходящу для будь-якого конкретного виду ґрунтовки. Крім того, за допомогою електростатичних способів ґрунтування зручно досягаються найменш доступні ділянки нерівної поверхні субстрату. Таким чином, велика частина поверхні субстрату буде мати адгезією, що покращується за допомогою ґрунтування. Електростатичні способи нанесення покриттів можна розділити на три групи: електростатичне розпилювання та електроспінінг (електропрядіння), зазвичай з розчину під дією постійного електричного поля, а також сухе покриття порошковими матеріалами під дією змінних електричних полів. При розпилюванні електричне поле високої напруги, прикладене до поверхні рідини, викликає емісію дрібних заряджених крапель. На цей про 5 цес впливає маса, заряд і збереження імпульсу. Таким чином, існує декілька параметрів, що впливають на процес. Найбільш важливими параметрами є фізичні властивості рідини, швидкість протікання рідини, прикладена напруга, геометричні характеристики використаної системи та діелектрична міцність оточуючого середовища. Основними фізичними властивостями рідини є її електропровідність, поверхневе натягнення і в'язкість. Пристрій для електророзпилювання, як правило, складається з капіляра, сопла високого тиску, поворотного сопла або розпилювача, в який подається покриваюча рідина, і плоского колектора, який підтримує субстрат, що покривається. Між капіляром і пластиною утворюють різницю електричних потенціалів. Різниця потенціалів між пластиною і кінцем капіляра, з якого подають покриваючу рідину, становить декілька тисяч вольт, звичайно десятки кіловольт. Краплі, що утворюються, заряджені, але при необхідності вони можуть бути нейтралізовані різними способами. їх розмір варіюється залежно від умов, що використовуються. Умови електророзпилювання, найбільш підходящі для ґрунтування, детальніше обговорюються нижче. При електроспінінгу, так само як і при електророзпилюванні, використовують електричне поле високої напруги. На відміну від електророзпилювання, при якому утворюються краплі, що тверднуть, при електроспінінгу з полімерного розплаву або розчину, що пропускається крізь форсунку в міліметровому діапазоні, утворюються тверді волокна. Волокна, що утворюються, збирають на заземлену або протилежно заряджену пластину. За допомогою електроспінінгу можна одержувати волокна з окремих полімерів або полімерних сумішей. Електроспінінг можна використовувати для одержання ультратонких безперервних волокон, діаметр яких варіює від нанометрів до декількох мікрометрів. Малий діаметр забезпечує малий розмір пір, велику пористість та значну площу поверхні, а також високе відношення довжини до діаметру. Продукти, що одержуються в результаті, зазвичай мають вид нетканого полотна. Такий малий розмір і неткана форма робить електропрядені волокна придатними для різних сфер застосування. При прядінні на волокна, що одержуються в результаті, впливають різні параметри. Ці параметри можна підрозділити на три основні типи, серед яких параметри розчину, параметри способу та параметри оточуючого середовища. До властивостей розчину відносяться концентрація, в'язкість, поверхневе натягнення, провідність та молекулярна маса, молекулярно-масовий розподіл і будова полімеру. До параметрів способу відносяться електричне поле, відстань від форсунки до колектора та швидкість подачі. Властивості оточуючого середовища включають температуру, вологість і швидкість руху повітря в прядильній камері. Умови електроспінінгу, найбільш підходящі для ґрунтування, детальніше обговорюються нижче. Покриття сухим способом аналогічне до способів електророзпилювання та електроспінінгу, за 88515 6 винятком того, що вихідний матеріал знаходиться в порошкоподібній формі. Один з новітніх винаходів полягає в тому, щоб покривати у такий спосіб папір. Нанесення на папір покриття сухим способом є альтернативою до традиційного пігментного покриття Така суха поверхнева обробка (DST) паперу і картону об'єднує способи покриття та каландрування При способі DST електрично заряджені частинки порошку напилюють на поверхню паперу або картону. Частинки утворюють шар на поверхні паперу і прикріпляються до паперу під дією електростатичних сил. Остаточна фіксація, що відбувається в зазорі між нагрітими валками, забезпечує адгезію і робить поверхню гладкою Далі обговорюються найбільш важливі технічні ознаки винаходу. Заявлений спосіб стосується електростатичного ґрунтування субстрату. Переважно, щоб субстрат, що підлягає ґрунтуванню, був твердим матеріалом, таким як деревина, папір або композиційний матеріал. Переважним типом субстрату є целюлоза або деревина, що містить