專利名稱：使用噴涂方法來涂覆物品的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用噴涂(spray-coating)方法來涂覆物品。用根據(jù)本發(fā)明的方法和 裝置，能有利地通過將流體涂覆前體材料霧化成平均直徑范圍在0. 5至5微米的液滴并以 超過臨界沖擊速度的速度將液滴引入到待涂覆物品上來產生涂層。根據(jù)本發(fā)明，可通過控 制噴霧腔室中流體前體材料溶劑的濃度來控制液滴蒸發(fā)。
背景技術：
就此而言，噴涂是一種用于施加涂層的已知方法。噴涂的典型實例為(例如)紙 的噴漆和顏料涂覆。Metso Paper公司的2000年7月19日的專利公告FI 111478 B公開了一種用于 紙張涂覆的噴涂方法，在該方法中，利用噴嘴將涂覆混合物施加到紙幅表面上，涂覆混合物 在噴涂到紙幅上之前在噴嘴中霧化成小液滴。該專利公告公開了下面這樣的方法在封閉 罩內執(zhí)行噴涂，可將封閉罩的內壁制成可冷卻的，且罩的溫度和濕度可被設置為所需值。該 專利公告并未提及流體滴大小和噴霧速度。Takashi Yonehara 等人的 1987 年 4 月 14 日的專利公告 US 4，656，963 公開了一 種在物體表面上形成極薄膜的方法。在該方法中，從前體材料產生氣溶膠且將氣溶膠引入 到待涂覆的基片表面上，且在溶劑蒸發(fā)之后，在表面上形成膜。該專利公告公開了通過超聲 生成粒度范圍在1. 5至10微米的氣溶膠顆粒。該專利公告并未描述如何通過沖擊將氣溶 膠顆粒引入到待涂覆的基片表面上。Glaverbel的1988年3月1日的專利公告US 4，728，353公開了一種用于在熱玻璃 基片上形成熱解金屬化合物涂層的裝置。對于該裝置的操作，必須通過向玻璃基片面供應 預熱氣體來控制在玻璃基片面緊鄰處的氣體氣氛，預熱氣體在玻璃基片面附近形成保護性 氣氛。保護性氣氛使得能防止周圍空氣進入到涂覆區(qū)域。該專利公告公開了預熱氣體為預 熱空氣，表示涂覆反應發(fā)生于富含氧的氣氛中。通過噴霧來進給涂覆前體材料公開于該公 告中，但并未公開霧滴直徑。因為在1988年，噴霧器不夠先進以產生小液滴，所以在當時對 于本領域技術人員顯然霧滴直徑在數(shù)十微米的范圍。美國的1989年的Arthur H. Lefebvre 的公告(Atomization and Sprays,Taylor&Francis)公開了一組不同噴霧器。在該專利公 告中頻繁使用的詞語“薄霧”是指大約100微米直徑的液滴(在該公告的第80頁)且在所 述公告中公開的壓力與空氣分散噴霧器的液滴大小分布(尤其是第201-273頁)從未示出 小于10微米的液滴，平均直徑通常在30至80微米的范圍。在該公告中提到這種液滴蒸發(fā) 能在10秒周期內進行，只要空氣溫度為數(shù)百度，如在該公告中所述。但是，空氣加熱使得溶 液較為昂貴，特別是當使用大量空氣時，如在該公告中所述。Xingwu Wang的1996年6月30日的專利公告US 5，540，959，公開了一種使用霧
粒來制備涂覆基片的方法。在該方法中，產生小液滴，利用射頻能量來加熱小液滴以使液滴 汽化，之后，將蒸汽沉積到基片上。所述公告并未提及流體滴撞擊、碰撞或沖擊到基片表面 上。
James J. Sun等人的2002年8月1日的專利申請公開US 2002/0100416 Al公開
了一種使用氣溶膠來涂覆基片的方法，其中使用沖擊板從流中移除大于特定液滴大小的液 滴。所述公告并未提供使用沖擊將液滴沉積到基片上的描述。1999 年 3 月 16 日的專利公告 US 5，882，368 (Vidrio Piaano De Mexico, S. A. DE C. V.)公開了一種使用小液滴來涂覆熱玻璃基片的方法。所述公告并未提及使用沖擊用于 涂覆目的?，F(xiàn)有技術并未公開將流體分散成小液滴且使液滴沖擊到待處理基片上的優(yōu)點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供下面的方法涂覆是基于小液滴沖擊，從而能利用小液滴 的有利特征。這通過根據(jù)權利要求1所述的特征部分的噴涂方法來實現(xiàn)，其中產生小液滴的流 體前體材料被進給到噴霧器，噴霧器使流體霧化成小液滴。平均液滴直徑的范圍在0. 5至 5 μ m,且液滴速度使得液滴沖擊到待涂覆表面上。對于直徑通常大約0. 5微米的液滴，液滴 速度必須為至少100至120m/s。在正常氣氛中(即并不使用在涂覆表面遞送側上的顯著 負壓)，直徑小于0. 5微米的液滴沖擊可實際上僅以低效率實現(xiàn)。當液滴大小增加時，沖擊 所需最小速度降低，且直徑為5微米的液滴以大約20m/s的速度連續(xù)沖擊。但是，就涂覆而 言，優(yōu)選地具有盡可能小的液滴大小，因為液滴直徑對于液滴特征具有顯著影響。0. 5微米 的液滴和100微米液滴的特征在表1中進行比較。表 權利要求
一種噴涂方法，其中，產生小液滴的流體前體材料被進給到噴霧器內，所述噴霧器將流體霧化為小液滴，其特征在于，平均液滴直徑的范圍在0.5至5μm，且液滴的速度使得液滴被沖擊到待涂覆的表面上。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，液滴的速度為20至120m/s。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述流體前體材料包括至少一種溶劑和 溶解于溶劑中的至少一種材料。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述溶劑是乙醇且所溶解的材料是金屬鹽。
5.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述流體前體材料包括至少一種單體。
6.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述液滴在噴霧腔室中被噴霧，在所述 噴霧腔室中控制流體前體材料溶劑的蒸汽壓力。
7.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述噴霧腔室中控制液滴蒸 發(fā)使得在液滴沖擊到待涂覆的表面上之前平均液滴直徑范圍在0. 5至1 μ m。
8.如權利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，在噴霧腔室中控制液滴蒸發(fā)使 得存在于液滴中的溶劑在沖擊之前基本上完全蒸發(fā)。
9.一種噴涂裝置(1)，至少包括用于在噴霧腔室(10)中噴霧流體前體材料(20)的附 件，其特征在于，所述噴霧腔室(10)至少具有用于控制噴霧腔室(10)的氣氛(13)使得所 述噴霧腔室(10)適應溶劑(16)的所需蒸汽壓力的相關聯(lián)附件，和與所述噴霧腔室(10)相 關聯(lián)用于噴霧所述流體前體材料使得所噴霧的流體的平均液滴大小為0. 5至5微米的噴霧 器(5)。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述噴霧腔室(10)包括用于控制噴霧腔室 溫度在20至650°C范圍的附件(23)。
11.如權利要求9或10所述的裝置，其特征在于，所述噴霧腔室(10)被形成為使得在 流體滴(8)沖擊到基片(12)上之前流體滴(8)的速度加速。
12.如權利要求9至11中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括用于將氣體流 引入到所述噴霧腔室(10)內的附件(9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用噴涂方法來涂覆物品的方法和裝置?？赏ㄟ^將流體涂覆前體材料霧化成平均直徑在0.5至5微米的液滴而產生涂層。以超過臨界沖擊速度的速度將液滴引入到待涂覆的物品上?？赏ㄟ^控制噴霧腔室中流體前體材料溶劑的濃度來控制液滴的蒸發(fā)。
文檔編號B05D1/02GK101980794SQ200980112557
公開日2011年2月23日 申請日期2009年4月2日 優(yōu)先權日2008年4月3日
發(fā)明者M·拉賈拉, S·阿霍南, T·瓦尼奧 申請人:本尼克公司