專利名稱：用于催化劑霧化的噴涂裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于形成具有涂料組合物的涂層的方法。具體地講，本發(fā)明涉及一種用于通過將催化劑引入到涂料組合物的霧化流中而形成涂層的方法和噴涂裝置。
背景技術(shù)：
機動車或其他物體上的涂層通常包含由涂料組合物的多種反應(yīng)組分形成的網(wǎng)狀聚合物。通常使用噴涂裝置或其他涂料涂覆技術(shù)將涂料施用到諸如汽車車輛的車身或車身部件之類的基底上，然后進(jìn)行固化以形成具有此類網(wǎng)狀聚合物的涂層。目前，通常在噴涂之前先將涂料組合物的多種反應(yīng)組分混合在一起以形成罐裝混合物，然后將其放入連結(jié)到諸如噴槍之類的噴涂裝置的杯狀貯存器或容器內(nèi)。由于所述多種反應(yīng)組分具有活性性質(zhì)，因此它們一旦混合在一起，罐裝混合物就開始反應(yīng)，從而導(dǎo)致罐裝混合物的粘度不斷增大。當(dāng)粘度達(dá)到某個值之后，罐裝混合物便幾乎無法進(jìn)行噴涂。噴槍本身有可能被交聯(lián)聚合物材料堵塞，這也是不利的。粘度增大到噴涂失效的那個點(一般增大到2倍粘度)所需的時間被稱為“適用壽命”。延長“適用壽命”的一種方法是向罐裝混合物中加入較大量的稀釋溶劑，也稱為稀釋劑。然而，諸如有機溶劑之類的稀釋劑有助于增強揮發(fā)性有機化合物(VOC)的散發(fā)，并且還增加固化時間。延長涂料組合物的罐裝混合物的“適用壽命”的其他嘗試主要集中在“基于化學(xué)” 的解決方案。例如，有人建議添加一種或多種反應(yīng)組分的改性劑或某些添加劑，它們將延緩灌裝混合物中多種組分的聚合反應(yīng)。改性劑或添加劑必須滿足這樣的條件當(dāng)把涂料涂覆到基底表面后，固化速率不會受到不利影響。另一種方法是，在噴涂之前，將一種或多種關(guān)鍵組分例如催化劑與涂料組合物的其他組分混合在一起。美國專利7，201，289中描述了一個實例，其中催化劑溶液貯存在單獨的分配器中，并且在涂料制劑被霧化之前分配催化劑溶液并使其與液體涂料制劑混合。另一種方法是，分別霧化涂料組合物的兩種組分，例如催化劑和樹脂，并在噴涂后混合這兩種霧化組分。美國專利4，824，017中描述了一個此類實例。然而，此類方法要求使用單獨的泵來分別霧化兩種組分并且每種組分都需要單獨的噴射裝置。發(fā)明簡述本發(fā)明涉及一種用于在基底上形成涂料組合物層的噴槍，所述噴槍包括噴槍體 (1)；第一入口(10)；噴霧嘴(13)，所述噴霧嘴具有噴嘴軸線(即所述噴霧嘴的旋轉(zhuǎn)對稱軸線)；噴氣嘴04)；第二入口(8)；第二連接路徑(11)；以及輸出口(14)，所述輸出口具有基本平行于所述噴嘴軸線的輸出口軸線；其中
所述第一入口連接到所述噴霧嘴以將所述涂料組合物的第一組分運送到所述噴
霧嘴；所述第二入口通過所述輸送連接路徑連接到所述輸出口以運送所述涂料組合物的第二組分；所述噴霧嘴被構(gòu)造成產(chǎn)生霧化的所述第一組分的噴霧流，從而生成圍繞噴霧嘴的第一虹吸區(qū)；并且所述輸出口被定位在所述虹吸區(qū)內(nèi)本發(fā)明還涉及一種在基底上形成涂料組合物層的方法，所述方法包括以下步驟(A)提供噴槍，該噴槍包括噴槍體(1)；第一入口(10)；噴霧嘴(13)，所述噴霧嘴具有噴嘴軸線(即所述噴霧嘴的旋轉(zhuǎn)對稱軸線)；噴氣嘴04)；第二入口(8)；第二連接路徑(11)；以及輸出口(14)，所述輸出口具有基本平行于所述噴嘴軸線的輸出口軸線；其中所述第一入口連接到所述噴霧嘴以將所述涂料組合物的第一組分運送到所述噴
霧嘴；所述第二入口通過所述輸送連接路徑連接到輸出口以運送所述涂料組合物的第二組分；所述噴霧嘴被構(gòu)造成產(chǎn)生霧化的所述第一組分的噴霧流，從而生成圍繞噴霧嘴的第一虹吸區(qū)；并且所述輸出口被定位在所述虹吸區(qū)內(nèi)；(B)形成來自所述噴霧嘴的霧化的所述第一組分的所述噴霧流，并將所述第二組分從所述輸出口虹吸到所述噴霧流中以形成涂料混合物；以及(C)在基底上涂覆涂料混合物以在其上形成所述涂料組合物層。附圖簡述

圖1示出了噴槍的示意圖。圖2示出了噴嘴與噴氣嘴的組合件的一個實施方案。(A)為噴嘴與噴氣嘴的組合件的正視圖。(B)為噴嘴和輸出口的詳細(xì)正視圖。圖3示出了噴嘴與噴氣嘴的組合件的側(cè)視剖面圖。(A)、(B)和(C)為噴氣嘴中內(nèi)置有第二連接路徑的實例。(D)、(E)和(F)為第二連接路徑固定到噴氣嘴表面的實例。(G) 為具有第二空氣通路的實例。圖4示出了構(gòu)型的實例。(A)中一個單一容器連結(jié)到兩個第二入口。(B)中兩個容器連接到兩個第二入口。圖5示出了構(gòu)型的其他實例。(A)中一個單一容器連結(jié)到兩個第二入口。(B)中兩個容器連接到兩個第二入口。發(fā)明詳述通過閱讀以下發(fā)明詳述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將更容易地了解本發(fā)明的特征和優(yōu)點。應(yīng)當(dāng)理解，為清楚起見而在參照各個實施方案的上文和下文中描述的本發(fā)明的某些特點也可在單一實施方案中以組合方式給出。相反，為簡明起見，在單一實施方案的上下文中描述的本發(fā)明的各種特點也可分別提供，或以任何子組合的方式提供。此外，除非上下文特別地另外指明，單數(shù)所指的內(nèi)容也可包括復(fù)數(shù)(例如，“一個”和“一種”可指一個(一種)、或者一個(一種)或多個(多種))。除非明確地另外指明，在本專利申請中所指明的各個范圍內(nèi)使用的數(shù)值被描述為近似值，如同所述范圍內(nèi)的最小值和最大值之前均有單詞“約” 一樣。這樣，在所述范圍之上及之下的微小變化值均可用于獲得與這些范圍內(nèi)的值基本上相同的結(jié)果。而且，這些范圍的公開均旨在表示連續(xù)的范圍，其包括最大值和最小值之間的每一個值。如本文所用“雙包涂料組合物”(也稱為I涂料組合物)是指包含分別存儲在單獨容器中的兩種組分的熱固性涂料組合物，所述單獨容器通常被密封以延長涂料組合物的各組分的儲存壽命。在即將使用之前，混合各組分以形成罐裝混合物，所述罐裝混合物具有有限的適用壽命，通常為從幾分鐘(例如15分鐘至45分鐘)至幾小時(例如4小時至10小時)。將罐裝混合物施用在基底表面例如車身或車身部件上形成所需厚度的層。被施用后，該層干燥并固化，從而在基底表面上形成具有所需涂層性質(zhì)(例如所需光澤度、抗擦傷性、耐環(huán)境腐蝕性和耐溶劑降解性)的涂層。典型的雙包涂料組合物能夠包含可交聯(lián)組分和交聯(lián)組分。“單包涂料組合物”(也稱為IK涂料組合物)是指包含混合在單一包裝內(nèi)的多種成分的涂料組合物。單包涂料組合物能夠在某些條件下形成涂層。IK涂料組合物的一個實例能夠包含可在某些條件下被活化的封閉交聯(lián)劑。封閉交聯(lián)劑的一個實例可為封閉異氰酸酯。IK涂料組合物的另一個實例可為紫外線(UV)輻射固化的涂料組合物。術(shù)語“輻射”、“照射”或“光化輻射”是指在光引發(fā)劑的存在下，使具有可聚合烯鍵式不飽和雙鍵(例如丙烯酸類或甲基丙烯酸類雙鍵)的單體發(fā)生聚合的輻射。光化輻射源可為自然陽光，也可為人造輻射源。光化輻射的實例包括但不限于紫外線輻射，其輻射波長在IOOnm至SOOnm的范圍內(nèi)；紫外線-A輻射，其波長范圍為320納米(nm)至400nm ；紫外線-B輻射，其輻射波長在^Onm至320nm的范圍內(nèi)；紫外線-C輻射，其輻射波長在IOOnm 至^Onm的范圍內(nèi)；以及紫外線-V輻射，其輻射波長在400nm至SOOnm的范圍內(nèi)。其他輻射的實例可包括電子束，也稱為e-beam?？赏ㄟ^輻射例如紫外線固化的涂層可稱之為輻射涂層或紫外線涂層。紫外線涂層通?？蔀镮K涂層。紫外線固化涂層通常可具有包含單體的紫外線固化組分，所述單體具有可聚合烯鍵式不飽和雙鍵，例如丙烯酸類或甲基丙烯酸雙鍵；以及一種或多種光引發(fā)劑或輻射活化劑。通常，可制備IK涂料組合物例如紫外線單重固化涂料組合物，以形成罐裝混合物并將其存儲在密封容器內(nèi)。只要未將所述紫外線單重固化涂料組合物暴露于紫外線輻射，所述紫外線單重固化涂料組合物便可具有無限的適用壽命。能夠通過一種固化機制(例如單獨通過化學(xué)交聯(lián)或單獨通過紫外線輻射)而被固化的涂層可稱之為單重固化涂層。能夠通過化學(xué)和輻射這兩種機制(例如通過化學(xué)交聯(lián)和紫外線輻射這兩種機制)而被固化的涂層稱之為雙重固化涂層。在一個實例的一個容器中，雙重固化涂料組合物包含第一組分，該第一組分具有可輻射固化的基團(tuán)，例如丙烯酸類雙鍵；以及化學(xué)可交聯(lián)基團(tuán)，例如羥基。第二組分包含相應(yīng)的交聯(lián)劑，并存儲在第二容器中，該相應(yīng)的交聯(lián)劑具有交聯(lián)基團(tuán)，例如異氰酸酯基團(tuán)。在即將使用之前，混合第一組分和第二組分以形成罐裝混合物。例如，美國專利6，815，501 公開了一種雙重固化型紫外線固化涂料組合物，該涂料組合物包含可輻射固化的組分和可交聯(lián)組分，該可輻射固化的組分具有可聚合烯鍵式不飽和雙鍵，該可交聯(lián)組分具有羥基官能團(tuán)，并且該涂料組合物可通過紫外線輻射和具有異氰酸酯交聯(lián)劑的交聯(lián)組分的組合來固化。雙重固化涂料組合物的可交聯(lián)組分可具有本文所述的其他可交聯(lián)官能團(tuán)。雙重固化涂料組合物的交聯(lián)組分可具有本文所述的其他交聯(lián)官能團(tuán)?！暗蛽]發(fā)性有機化合物(VOC)涂料組合物”是指一類涂料組合物，這類組合物包含低于0. 6千克/升(5磅/加侖)、優(yōu)選地低于0. 53千克/升4磅/加侖)的揮發(fā)性有機組分，例如某些有機溶劑。短語“揮發(fā)性有機組分”在本文中是指VOC。VOC的含量以ASTM D3960中提供的程序進(jìn)行測定?！翱山宦?lián)組分”包括化合物、低聚物、聚合物或共聚物(在化合物、低聚物的每個分子上、聚合物主鏈上、聚合物主鏈的側(cè)基上、聚合物主鏈的末端都具有可交聯(lián)官能團(tuán))，或它們的組合。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，本發(fā)明的可交聯(lián)組分不包括某些可交聯(lián)基團(tuán)組合，因為如果存在這些可交聯(lián)基團(tuán)組合，其將相互交聯(lián)(自交聯(lián))，從而破壞它們與下面所定義的交聯(lián)組分中的交聯(lián)基團(tuán)進(jìn)行交聯(lián)的能力。典型的可交聯(lián)組分可具有平均2-25、優(yōu)選2-15、更優(yōu)選2_5、甚至更優(yōu)選2_3個可交聯(lián)基團(tuán)，這些可交聯(lián)基團(tuán)選自羥基、乙酰乙酸基、羧基、伯胺、仲胺、環(huán)氧化物、酸酐、亞氨基、酮亞胺、醛亞胺或它們的組合?？山宦?lián)組分可具有受保護(hù)的可交聯(lián)基團(tuán)?！笆鼙Ｗo(hù)的”可交聯(lián)基團(tuán)不會立即與交聯(lián)基團(tuán)發(fā)生固化，而是必須首先進(jìn)行反應(yīng)以生成可交聯(lián)基團(tuán)。具有受保護(hù)的可交聯(lián)基團(tuán)的合適的受保護(hù)可交聯(lián)組分的實例可包括例如酰胺縮醛、原碳酸酯、原酸酯、原甲酸酯、螺環(huán)原酸酯、正硅酸酯、嗯唑烷或它們的組合。受保護(hù)的可交聯(lián)基團(tuán)在不進(jìn)行其他化學(xué)轉(zhuǎn)化的情況下一般不是可交聯(lián)的。這些基團(tuán)的化學(xué)轉(zhuǎn)化能夠是去保護(hù)反應(yīng)，例如去掉基團(tuán)保護(hù)以形成可交聯(lián)基團(tuán)的水解反應(yīng)，該可交聯(lián)基團(tuán)隨后能夠與交聯(lián)組分反應(yīng)以形成交聯(lián)網(wǎng)。在去保護(hù)反應(yīng)之后，這些受保護(hù)基團(tuán)中的每一種都會形成至少一種可交聯(lián)基團(tuán)。例如，在水解之后，酰胺縮醛能夠形成酰胺二醇或兩種氨基醇的其中一種。又如，原酸酯的水解能夠形成羥基?？山宦?lián)組分可包含具有可交聯(lián)官能團(tuán)的化合物、低聚物和/或聚合物，所述可交聯(lián)官能團(tuán)不需要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而形成可交聯(lián)基團(tuán)。此類可交聯(lián)基團(tuán)在本領(lǐng)域中是已知的， 并且包括例如羥基、乙酰乙酸基、硫醇、羧基、伯胺、仲胺、環(huán)氧化物、酸酐、亞氨基、酮亞胺、 醛亞胺、硅烷、天冬氨酸鹽、或它們的合適的組合。用于將受保護(hù)可交聯(lián)組分去保護(hù)的合適活化劑可包括例如水、水和酸、有機酸或它們的組合。在一個實施方案中，可將水或水和酸的組合用作活化劑以去除可交聯(lián)組分的保護(hù)。例如，水或水與酸可作為2005年10月6日公布的PCT公開W02005/092934中描述的涂料的活化劑，其中水通過水解原甲酸酯基團(tuán)來活化羥基，因為原甲酸酯基團(tuán)會抑制羥基與交聯(lián)官能團(tuán)反應(yīng)?！敖宦?lián)組分”是這樣的組分，其包括具有交聯(lián)官能團(tuán)的化合物、低聚物、聚合物或共聚物，所述交聯(lián)官能團(tuán)被定位在化合物、低聚物的每個分子中、聚合物主鏈、聚合物主鏈的側(cè)基、聚合物主鏈的末端、或它們的組合中，其中這些官能團(tuán)能夠(在固化步驟期間)與可交聯(lián)組分上的可交聯(lián)官能團(tuán)交聯(lián)以產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)或網(wǎng)絡(luò)形式的涂層。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，本發(fā)明不包括某些交聯(lián)基團(tuán)/可交聯(lián)基團(tuán)組合，因為它們不能夠交聯(lián)并產(chǎn)生成膜交聯(lián)結(jié)構(gòu)或網(wǎng)絡(luò)。
典型的交聯(lián)組分可選自具有交聯(lián)官能團(tuán)的化合物、低聚物、聚合物或共聚物，所述交聯(lián)官能團(tuán)選自異氰酸酯、胺、酮亞胺、三聚氰胺、環(huán)氧化物、多元酸、酸酐、以及它們的組合。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可清楚地認(rèn)識到，一般來講交聯(lián)組分中的某些交聯(lián)基團(tuán)與可交聯(lián)組分中的某些可交聯(lián)基團(tuán)進(jìn)行交聯(lián)。這些成對組合中的一些可包括(1) 一般與乙酰乙酸基、環(huán)氧基、或酸酐可交聯(lián)基團(tuán)交聯(lián)的酮亞胺交聯(lián)基團(tuán)；( 一般與羥基、伯胺和仲胺、酮亞胺、或醛亞胺可交聯(lián)基團(tuán)交聯(lián)的異氰酸酯及三聚氰胺交聯(lián)基團(tuán)；C3) —般與羧基、伯胺和仲胺、酮亞胺、或酸酐可交聯(lián)基團(tuán)交聯(lián)的環(huán)氧化物交聯(lián)基團(tuán)；(4) 一般與乙酰乙酸基可交聯(lián)基團(tuán)交聯(lián)的胺交聯(lián)基團(tuán)；( 一般與環(huán)氧化物可交聯(lián)基團(tuán)交聯(lián)的多元酸交聯(lián)基團(tuán)；以及(6) 一般與環(huán)氧化物及酮亞胺可交聯(lián)基團(tuán)交聯(lián)的酸酐交聯(lián)基團(tuán)。 涂料組合物還可包含催化劑、引發(fā)劑、活化劑、固化劑、或它們的組合。如果涂料組合物是可輻射固化的涂料組合物，例如可紫外線固化的涂料組合物，則該涂料組合物還可包含輻射活化劑。催化劑可引發(fā)或促使反應(yīng)物之間的反應(yīng)，例如涂料組合物的可交聯(lián)組分的可交聯(lián)官能團(tuán)與交聯(lián)組分的交聯(lián)官能團(tuán)之間的反應(yīng)。催化劑的量取決于官能團(tuán)的反應(yīng)性。通?？刹捎眉s0. 001 %至約5%的范圍內(nèi)，優(yōu)選采用0. 01 %至2%的范圍內(nèi)，更優(yōu)選采用0. 02%至
的范圍內(nèi)的催化劑，所有百分比均為按可交聯(lián)組分固體的總重量計算的重量百分比?？衫煤芏喾N催化劑，例如錫化合物，包括有機錫化合物，例如二月桂酸二丁基錫；或叔胺，例如三亞乙基二胺。這些催化劑能夠單獨使用或與羧酸例如乙酸配合使用。可商購獲得的催化劑的一個實例是Arkema(Bristol，Pennsylvania)以相應(yīng)的商標(biāo)銷售的Fascat 系列二月桂酸二丁基錫?；罨瘎┛苫罨苛辖M合物的一種或多種組分。例如，水能夠作為2005年10月6 日公布的PCT公開W02005/092934中描述的涂料的活化劑，其中水通過水解原甲酸酯基團(tuán)
來活化羥基，因為原甲酸酯基團(tuán)會抑制羥基與交聯(lián)官能團(tuán)反應(yīng)。引發(fā)劑可引發(fā)一個或多個反應(yīng)。實例可包括光引發(fā)劑和/或感光劑，它們在受到輻射例如紫外線輻射時，會引起可輻射固化的涂料組合物(例如可紫外線固化的涂料組合物)的光致聚合或固化。很多光引發(fā)劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知并且可適用于本發(fā)明。光引發(fā)劑的實例可包括但不限于二苯甲酮、安息香、安息香甲醚、安息香正丁醚、安息香異丁醚、苯丙酮、苯乙酮、苯甲酰甲酸甲酯、1-羥基環(huán)己基苯基-甲酮、2，2-二乙氧基苯乙酮、 苯甲酰甲酸乙酯、二苯基(2，4，6_三甲基苯甲酰基)-氧化膦、氧化膦、苯基雙(2，4，6_三甲基苯甲?；?、菲錕、以及它們的組合。還可使用其他商用光引發(fā)劑產(chǎn)品或它們的組合， 例如購自 Ciba Co.的 Darocure 1173、Darocure MBF> Darocure TPO 或 Irgacure 184、Irgacure 4265、Irgacure 819、Irgacure 2022 或 Irgacure 2100。Darocure 禾口 Irgacure 是 Ciba Specialty Chemicals Corporation (New York)的注冊商標(biāo)。能夠通過輻射使輻射活化劑活化，然后引發(fā)或催化后續(xù)的一個或多個反應(yīng)。一個實例可為購自Ciba Specialty Chemicals的光潛催化劑。固化劑可與涂料組合物的其他組分反應(yīng)，從而將涂料組合物固化為涂層。例如，交聯(lián)組分例如異氰酸酯可作為包含可交聯(lián)羥基組分的涂料的固化劑。在另一方面，可交聯(lián)組分可為交聯(lián)組分的固化劑。在常規(guī)涂層操作中，雙包涂料組合物的組分在即將噴涂前立即被混合以形成具有有限適用壽命的罐裝混合物，其中所述組分可包括交聯(lián)組分、可交聯(lián)組分、必要的催化劑、 以及本領(lǐng)域的技術(shù)人員所確定的必需的其他組分。除了有限的適用壽命外，許多催化劑可改變其在罐裝混合物中的活性。例如，一些催化劑能夠?qū)扪b混合物中痕量的水敏感，因為水能夠引起水解并因而滅活催化劑。為了延長適用壽命，一種現(xiàn)有方法是在噴涂前立即將催化劑與涂料組合物的其他組分混合。前述美國專利7，201，289中描述了一個實例，其中催化劑溶液貯存在單獨的分配器中，并且在涂料制劑被霧化之前分配催化劑溶液并使其與液體涂料制劑混合。然而，這種方法需要在霧化前混合催化劑和液體涂料組合物?，F(xiàn)有方法的另一實例描述于美國專利4，824，017，其中涂料組合物的催化劑和樹脂被單獨霧化并在霧化后混合。然而，此類方法要求通過使用單獨的泵來分別霧化兩種組分并且每種組分都需要單獨的噴射裝置。這種方法還要求對每次霧化和噴射進(jìn)行徹底調(diào)整和監(jiān)測以確保這兩種組分的恒定混合比。本發(fā)明涉及一種在基底上制備涂料組合物層的噴槍。本發(fā)明的噴槍可包括噴槍體(1)；第一入口(10)；噴霧嘴(13)，所述噴霧嘴具有縱向于所述噴霧嘴的噴嘴軸線；噴氣嘴04)；第二入口(8)；第二連接路徑(11)；以及輸出口(14)，所述輸出口具有基本平行于所述噴嘴軸線的輸出口軸線；其中所述第一入口連接到所述噴霧嘴以將所述涂料組合物的第一組分運送到所述噴
霧嘴；所述第二入口通過所述輸送連接路徑連接到輸出口以運送所述涂料組合物的第二組分；所述噴霧嘴被構(gòu)造成產(chǎn)生霧化的所述第一組分的噴霧流，從而生成圍繞噴霧嘴的第一虹吸區(qū)；并且所述輸出口被定位在所述虹吸區(qū)內(nèi)。噴槍體(1)可具有附加的多個部件、控制裝置，例如耦接到載氣源(例如壓縮空氣)上的載氣耦接器(1 ；用于調(diào)節(jié)和測量載氣流量和壓力的載氣調(diào)節(jié)組合件0 ；用于調(diào)節(jié)存儲在主貯存器C3)中的第一涂料組分流量的涂料流量調(diào)節(jié)器；以及本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的、用于正確操作噴槍所需的其他機構(gòu)。其他控制裝置或部件可包括例如觸發(fā)器0 和噴霧風(fēng)機調(diào)節(jié)器(20)，該噴霧風(fēng)機調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)壓縮載氣，例如用于調(diào)節(jié)從一組定形空氣噴射器(Ma)中噴射出的壓縮空氣以形成所需噴霧形狀，例如扇形。通常，可在噴槍體內(nèi)組裝多個通路、連接器、連接路徑和機械控制裝置。噴槍體也可為附加部件或控制裝置提供其他的組合件或操作機構(gòu)?？赏ㄟ^本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的方法，將第一入口(10)構(gòu)造或配置在噴槍體上。 第一入口連接到噴霧嘴以將涂料組合物的第一組分運送到所述噴霧嘴。就重力送料式噴槍而言，未對主貯存器C3)加壓，并且通?？蓪⒌谝蝗肟诙ㄎ辉趪姌岓w的上側(cè)，以便在正常噴涂操作(例如手持噴涂)期間，可通過重力將第一組分喂入到噴槍中。噴霧嘴(13)通常為具有用于進(jìn)行噴涂的開口的結(jié)構(gòu)，并可具有噴嘴軸線(即所述噴霧嘴的旋轉(zhuǎn)對稱軸線)。在一個實例中，噴嘴軸線可為如x-x’(圖3A)所示的軸線。通?？蓪婌F嘴構(gòu)造成產(chǎn)生霧化的第一組分的噴霧流。此類快速移動的噴霧流可在噴霧嘴周圍形成第一虹吸區(qū)。將噴嘴(13)和噴氣嘴04)組裝在一起時，會形成噴嘴與噴氣嘴的組
8合件⑵。第一虹吸區(qū)通?？蔀閲@噴霧嘴(在遠(yuǎn)離噴霧嘴0.01mm至20mm的范圍內(nèi))的三維空間。噴氣嘴和噴霧嘴的形狀和構(gòu)型能夠影響虹吸區(qū)的尺寸和形狀。通常用于產(chǎn)生噴霧流的載氣的速度也能夠影響虹吸區(qū)的尺寸和形狀。顆?；蛞后w能夠被虹吸進(jìn)入第一虹吸區(qū)，并被迫與噴霧流一起移動，或者在噴霧流的流動方向上移動。雖然不愿受任何特定理論的約束，但是據(jù)信“虹吸”是當(dāng)噴霧流在噴霧嘴處高速移動從而在噴霧嘴周圍形成負(fù)氣壓時發(fā)生的。據(jù)信此類負(fù)氣壓使第二組分被傳送到輸出口。 第二組分能夠發(fā)生霧化并混合到噴霧流中。在本發(fā)明中，第一組分和第二組分可按照預(yù)定的混合比進(jìn)行混合，以形成涂料混合物。在本文所公開的構(gòu)型的某些實施方案中，還可通過重力或重力與虹吸作用的組合將第二組分傳送到輸出口。第二入口(8)可通過所述輸出連接路徑(11)連接到輸出口(14)以運送涂料組合物的第二組分。第二入口可進(jìn)一步連接到包含第二組分的貯存器或容器，以便能夠為輸出口提供第二組分。噴槍通常可具有一個以上的第二入口、一個以上的第二連接路徑、或一個以上的輸出口。輸出口被定位在第一虹吸區(qū)內(nèi)，以便能夠?qū)⑼苛辖M合物的第二組分或后續(xù)組分虹吸進(jìn)噴霧流，從而生成涂料混合物。輸出口(14)通常可具有基本平行于噴嘴軸線的輸出口軸線。輸出口軸線由輸出口開口的幾何中心點與形成輸出口開口的輸出口側(cè)壁來限定。輸出口軸線為穿過幾何中
心點并平行于側(cè)壁的理論直線。輸出口軸線的一個示例性例證在圖3中被顯示為理論線 y-y' °輸出口能夠被構(gòu)造成附加裝置并固定到噴嘴或噴氣嘴。輸出口也能夠被構(gòu)造為在噴氣嘴中。在一個實例中，輸出口被構(gòu)造成小管附加裝置并固定到噴氣嘴。在另一個實例中，輸出口能夠被構(gòu)造成在噴氣嘴中。在一個實例中，噴槍可具有兩個輸出口(14)。這兩個輸出口(14)中的每一個都可連接到第二連接路徑(11)和第二入口(8)。在另一個實例中，噴槍可具有三個輸出口(14)。 這三個輸出口(14)中的每一個都可連接到第二連接路徑(11)和第二入口(8)。圖2示出了噴嘴與噴氣嘴的組合件O)的實例的正視圖。在該實例中，兩個輸出口(14)均被構(gòu)造成在噴氣嘴中。輸出口中的每一個都連接到單一的第二連接路徑(11)，然后連接到單一的第二入口(8)?？蓪⑤敵隹诓贾迷趪婌F嘴(1 周圍的、使輸出口被定位在虹吸區(qū)內(nèi)的位置處。通常，輸出口被定位在遠(yuǎn)離噴霧嘴0.01mm至20mm的范圍內(nèi)。輸出口 (14)可通過如下方式來構(gòu)造以平行于噴嘴軸線的方向在噴氣嘴正面上對噴氣嘴鉆孔。鉆孔深度可在噴氣嘴厚度的1/10-9/10范圍內(nèi)。第二連接路徑(11)可通過如下方式來構(gòu)造 從噴氣嘴側(cè)面朝向輸出口鉆孔并與輸出口相交。第二入口(8)可通過如下方式來構(gòu)造在第二連接路徑(11)內(nèi)插入管材；通過螺釘或焊接方式將入口耦接器固定到第二連接路徑； 或通過被本領(lǐng)域的技術(shù)人員確定為適當(dāng)?shù)娜魏纹渌绞?。第二連接路徑(11)可為易于構(gòu)造和清潔的直線構(gòu)型，并可被布置為從噴氣嘴一側(cè)的任何位置開始，前提是其與輸出口相交。當(dāng)存在多個輸出口和第二連接路徑時，能夠以對稱或不對稱模式來布置這些多個輸出口和第二連接路徑。對稱布置模式如圖所示。圖3示出了輸出口的細(xì)部和構(gòu)型實例的側(cè)視剖面圖。輸出口可被構(gòu)造成從噴氣嘴表面凸起(圖3A)或與噴氣嘴表面齊平(圖:3B和3C)。噴氣嘴也能夠以各種角度朝向噴氣嘴的中心開口逐漸變細(xì)，其中加壓載氣例如加壓空氣以方向(320)流過。噴霧嘴(13)可被定位在相對于噴氣嘴的不同位置，例如位置a、b或c (圖3A、;3B和3C)。可利用這些相對位置來控制或修改虹吸區(qū)。也可利用這些相對位置來調(diào)節(jié)液滴尺寸以及混合涂料混合物。如 χ-χ’所示的噴嘴軸線平行于如y-y’所示的每個輸出口軸線。第一組分能夠以箭頭(31)所示的方向流入噴嘴中。噴霧流能夠以箭頭(3 所示的方向從噴霧嘴中噴出。能夠以箭頭 (35)所示的方向從輸出口中虹吸出第二組分。在另一個實例中，輸出口、第二連接路徑和第二入口可被構(gòu)造成附加裝置并被固定到噴氣嘴。在此類實例中，由金屬或塑料制成的小管可如圖3D、3E和3F所示進(jìn)行構(gòu)造并固定到噴氣嘴的表面上。噴槍還可包括用于產(chǎn)生第二虹吸區(qū)的第二空氣通路(38)。第二空氣通路(38)可被構(gòu)造成在輸出口(14)內(nèi)或十分接近輸出口。在一個實例中，第二空氣通路被構(gòu)造成在每個輸出口內(nèi)(圖3G)。壓縮空氣(320)能夠以高速穿過噴氣嘴與噴嘴之間的間隙以及第二空氣通路。第二虹吸區(qū)和第一虹吸區(qū)可相同，也可不同。也可將第一虹吸區(qū)和第二虹吸區(qū)組合在一起以形成擴大的虹吸區(qū)。第二入口可連接到一個或多個容器。在一個實例中，可將兩個或三個第二入口連接到存儲有第二組分的單一容器(4)(圖4A)。在另一個實例中，第二入口中的每一個都連接到可包含相同或不同組分的獨立容器(圖4B)。例如，其中一個容器可包含催化劑，而另一個容器可包含引發(fā)劑。如果存在一個或多個未使用的第二入口，可將其阻塞或關(guān)閉?？墒褂弥T如閥、商用內(nèi)嵌式流量控制器、或任何其他可控式調(diào)節(jié)裝置之類的流量控制裝置(3 來調(diào)節(jié)從相應(yīng)容器到輸出口的第二組分或后續(xù)組分的流量(圖4A和4B)。 可將流量控制裝置耦接到任一第二入口，或?qū)⑵浞胖迷谶B接到所述特定輸出口的連接路徑內(nèi)。調(diào)節(jié)裝置也可放置在沿管材的任何位置處，所述管材將第二組分或后續(xù)組分從其存儲容器輸送到輸出口?？蓪⒂糜诘诙M分的容器或用于后續(xù)組分的任何附加容器定位在輸出口的下方 (如圖4A和4B所示)或輸出口的上方(如圖5A和5B所示)。通常，當(dāng)將容器定位在輸出口下方時，容器中的內(nèi)容物例如第二組分可通過來自虹吸區(qū)的虹吸力進(jìn)行輸送。當(dāng)將容器定位在輸出口上方時，容器中的內(nèi)容物例如第二組分或后續(xù)組分可通過重力或在重力與虹吸力兩種力的作用下被喂入到第二入口中。流量控制裝置可用于控制流量。通常不對容器加壓。也可混合第二組分和后續(xù)組分并將其存儲在單一容器內(nèi)。本發(fā)明還涉及一種使用噴槍在基底上制備涂料組合物層的方法。該涂料組合物可包含兩種或更多種組分。該方法可包括以下步驟(A)提供噴槍，該噴槍包括噴槍體(1)；第一入口(10)；噴霧嘴(13)，所述噴霧嘴具有縱向于所述噴霧嘴的噴嘴軸線；噴氣嘴04)；第二入口(8)；第二連接路徑(11)；以及輸出口(14)，所述輸出口具有基本平行于所述噴嘴軸線的輸出口軸線；其中所述第一入口連接到所述噴霧嘴以將所述涂料組合物的第一組分運送到所述噴
霧嘴；所述第二入口通過所述輸送連接路徑連接到輸出口以運送所述涂料組合物的第二組分；所述噴霧嘴被構(gòu)造成產(chǎn)生霧化的所述第一組分的噴霧流，從而生成圍繞噴霧嘴的第一虹吸區(qū)；并且所述輸出口被定位在所述虹吸區(qū)內(nèi)；(B)形成來自所述噴霧嘴的霧化的所述第一組分的所述噴霧流，并將所述第二組分從所述輸出口虹吸到所述噴霧流中以形成涂料混合物；以及(C)在基底上涂覆涂料混合物以在其上形成所述涂料組合物層。該方法還可包括以下步驟在環(huán)境溫度下(例如在18°C至35°C范圍內(nèi))或在高溫下(例如在35°C至150°C范圍內(nèi))固化所述涂料組合物的所述層。對所述層進(jìn)行固化的時間周期可為幾分鐘(例如5-10分鐘)到幾小時(例如1-10小時)，或者甚至達(dá)到幾天(例如1-2天)。可使用選自下列物質(zhì)的加壓載氣通過噴槍來產(chǎn)生噴霧流壓縮空氣、壓縮氣體、壓縮氣體混合物、以及它們的組合。通常，可使用壓縮空氣。涂料組合物可為IK涂料組合物或I涂料組合物。涂料組合物也可為單重固化涂料組合物，例如可化學(xué)固化的涂料組合物或可輻射固化的涂料組合物；或者是雙重固化涂料組合物，例如化學(xué)和輻射雙重固化涂料組合物。在一個實例中，第二組分可選自催化劑、引發(fā)劑、活化劑、輻射活化劑、固化劑、或它們的組合。在一個實例中，涂料組合物為紫外線涂料組合物，其中第一組分包含如上所述的可紫外線固化的組分，第二組分包含一種或多種光引發(fā)劑。在另一個實例中，涂料組合物為可化學(xué)固化的涂料組合物，其中第一組分包含可交聯(lián)組分和交聯(lián)組分，第二組分包含催化劑或輻射活化劑，例如諸如光潛催化劑之類的潛在性催化劑。在又一個實例中，第一組分包含可交聯(lián)組分，第二組分包含交聯(lián)組分和催化劑。在又一個實例中，涂料組合物為雙重固化涂料組合物，其中第一組分包含可交聯(lián)組分、交聯(lián)組分和可紫外線固化的組分，第二組分包含催化劑和光引發(fā)劑。在又一個實例中，第一組分包含可交聯(lián)組分，第二組分包含作為固化劑的交聯(lián)組分。在又一個實例中，第一組分包含可輻射固化的組分和可交聯(lián)組分，所述第二組分包含交聯(lián)組分。在又一個實例中，第一組分包含可交聯(lián)組分、交聯(lián)組分和可輻射固化的組分，所述第二組分包含催化劑、光引發(fā)劑和任選的輻射活化劑，例如光潛催化劑。在又一個實例中，第一組分為包含可交聯(lián)組分的漆涂料組合物。第二組分可包含交聯(lián)組分，或交聯(lián)組分與催化劑的組合。通常，漆涂料組合物可干燥以形成涂層，并且無需交聯(lián)組分。添加附加交聯(lián)組分通常可縮短固化時間并改善涂料性能。常規(guī)方法是以類似于 2k涂料組合物的方式將漆與交聯(lián)組分混合。然而，此類常規(guī)方法會導(dǎo)致涂料混合物具有有限的適用壽命，其類似于業(yè)涂料組合物的適用壽命。本發(fā)明的優(yōu)點是能夠固化漆組合物， 并且同時保持延長的適用壽命，因為可在使漆霧化之后將交聯(lián)組分與漆混合。通過調(diào)整漆組合物與交聯(lián)組分的比率，能夠輕松調(diào)節(jié)固化速度。在又一個實例中，第一組分包含受保護(hù)的可交聯(lián)基團(tuán)和交聯(lián)組分。在一個實例中，受保護(hù)的可交聯(lián)基團(tuán)選自酰胺縮醛、原碳酸酯、原酸酯、螺環(huán)原酸酯、正硅酸酯J惡唑烷以及它們的組合。在一個實例中，交聯(lián)組分可包含化合物、低聚物、或聚合物，其具有選自異氰酸酯、胺、酮亞胺、三聚氰胺、環(huán)氧化物、羧酸、酸酐、以及它們的組合的交聯(lián)基團(tuán)。由于受保護(hù)的可交聯(lián)官能團(tuán)的存在，可交聯(lián)基團(tuán)和交聯(lián)基團(tuán)通常無法引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)。可通過引入水或水與酸使受保護(hù)的可交聯(lián)基團(tuán)活化。可將水或水與酸用作使用噴槍時的第二組分或后續(xù)組分。在又一個實例中，第一組分可包含前述受保護(hù)的可交聯(lián)組分，第二組分可包含前述交聯(lián)組分。水或水與酸的組合可用作后續(xù)組分。在又一個實例中，第一組分可包含前述受保護(hù)的可交聯(lián)組分，第二組分可包含以下物質(zhì)的組合交聯(lián)組分、水或水與酸的組合。本發(fā)明的另一個優(yōu)點還包括能夠控制涂料組合物的粘度。涂料混合物可具有隨時間推移而增長的涂料粘度，而第一組分和第二組分可分別保持基本不變的粘度。這意味著第一組分和第二組分在噴涂操作的開始和結(jié)束階段均能分別保持基本不變的粘度。如果將所有組分混合在一起，則這對于噴涂粘度增長非?？斓耐苛辖M合物非常有用。通過采用本發(fā)明，此類涂料組合物的各種組分可在霧化之后混合。在噴涂操作期間，各種組分的粘度可基本上保持不變。在一個實例中，第一組分包含可交聯(lián)組分和交聯(lián)組分，第二組分包含催化劑。在另一個實例中，第一組分包含可交聯(lián)組分，第二組分包含交聯(lián)組分和催化劑?；卓蔀槟静?、塑料、皮革、紙材、織造和非織造織物、金屬、石膏、水泥質(zhì)和浙青基底、以及在其上具有一個或多個現(xiàn)有涂層的基底。基底可為車身或其車身部件。包含第二組分或后續(xù)組分的存儲容器(4)可為柔性容器，例如塑料袋；固定形狀的容器，例如由金屬或硬塑料制成的罐；或固定形狀容器內(nèi)部的柔性內(nèi)部容器，例如置于固定形狀金屬容器內(nèi)部的柔性塑料袋。優(yōu)選的是可容易折疊的柔性容器。柔性容器能夠是可收縮襯里，該襯里可被密封并直接使用或放置在固定形狀的容器內(nèi)。存儲容器可為透明的或具有透明窗口，因此可容易地觀察容器中內(nèi)容物的液位。存儲容器可具有指示器，以顯示容器中內(nèi)容物的液位。存儲容器可為一次性的或可重復(fù)使用。存儲容器還可具有單向流動限制器以避免回流，其中所述單向流動限制器只能使內(nèi)容物流向一個方向，例如只能從容器流向輸出口。定向流量限制器可阻止任何回流以避免潛在的污染?？墒构潭ㄐ螤畹娜萜魍L(fēng)使得容器內(nèi)的內(nèi)容物可保持在大氣壓下。雖然這里具體描述了具有多種涂料組分的涂料組合物，但是本發(fā)明還可用于具有多種組分并且這些組分需要混合以形成混合組合物的組合物。通過本發(fā)明，組合物的第一組分可被噴涂裝置霧化，而組合物的第二組分或后續(xù)組分可被虹吸進(jìn)霧化的第一組分中以形成混合的組合物。
實施例本發(fā)明將在下面的實施例中得到進(jìn)一步闡述。應(yīng)當(dāng)理解，盡管這些實施例說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但僅是以例證的方式給出的。通過上述論述和這些實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可確定本發(fā)明的必要特征，并且在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的前提下，可對本發(fā)明進(jìn)行各種變化和修改以適應(yīng)多種用途和條件。涂層實施例1-3
根據(jù)制造商的指示，將受相應(yīng)注冊或未注冊商標(biāo)保護(hù)的DuPont ChromaClear G2-7779S 與活化劑 7775S (均可購自 Ε. I. duPont de Nemours and Company (Wilmington, USA))混合，以形成第一涂料混合物，也稱為第一涂料組分。將第一涂料組分置于重力噴槍的主存儲容器(也稱為第一存儲容器)中。根據(jù)表1制備各種催化劑溶液。將每種催化劑溶液用作第二涂料組分，并將其放置在噴槍的第二容器中。通過選擇大小合適的連接管材連接第二容器和遞送裝置的輸出口，而將第一涂料組分/第二涂料組分的混合比控制為約13/1。在Uniprime (ED-5000，7令軋鋼(04X12X032) B952 P60 DIff unpolish Ecoat POffERCRON 590，購自 ACT Laboratories, Hillsdale, Mich.)上噴涂上述制備的透明涂料， 直至薄膜厚度為2. 3-2. 6密耳。如表中標(biāo)示，將涂層在60°C溫度下烘焙5分鐘或10分鐘。表1 涂料組合物。
權(quán)利要求
1.用于在基底上形成涂料組合物層的噴槍，所述噴槍包括噴槍體(1)；第一入口 (10)；噴霧嘴(13)，所述噴霧嘴具有噴嘴軸線，所述噴嘴軸線是所述噴霧嘴的旋轉(zhuǎn)對稱軸線；噴氣嘴04)；第二入口(8)；第二連接路徑(11)；和輸出口(14)，所述輸出口具有基本平行于所述噴嘴軸線的輸出口軸線；其中所述第一入口連接到所述噴霧嘴以將所述涂料組合物的第一組分運送到所述噴霧嘴；所述第二入口通過所述輸送連接路徑連接到所述輸出口以運送所述涂料組合物的第二組分；所述噴霧嘴被構(gòu)造成產(chǎn)生霧化的所述第一組分的噴霧流，從而生成圍繞所述噴霧嘴的第一虹吸區(qū)；并且所述輸出口被定位在所述虹吸區(qū)內(nèi)。
2.權(quán)利要求1的噴槍，其中，所述輸出口被構(gòu)造成在所述噴氣嘴中。
3.權(quán)利要求1的噴槍，其中，所述第一組分通過重力喂入到所述第一入口中。
4.權(quán)利要求1的噴槍，其中，所述第二組分通過重力喂入到所述第二入口中。
5.權(quán)利要求1的噴槍，其中，所述第一虹吸區(qū)是圍繞所述噴霧嘴的三維空間并且在遠(yuǎn)離所述噴霧嘴0. Olmm至20mm的范圍內(nèi)。
6.權(quán)利要求1的噴槍，所述噴槍還包括一個或多個流量控制裝置，所述一個或多個流量控制裝置用于調(diào)節(jié)所述第一組分或所述第二組分的各自流量。
7.權(quán)利要求1的噴槍，所述噴槍還包括一個或多個后續(xù)第二入口和一個或多個后續(xù)輸出口，其中所述一個或多個后續(xù)入口中的每一個都連接到所述一個或多個后續(xù)輸出口中的至少一個。
8.權(quán)利要求7的噴槍，其中，所述第二入口和所述后續(xù)第二入口中的每一個都耦接到單一容器，所述單一容器用于向所述輸出口提供所述第二組分。
9.權(quán)利要求7的噴槍，其中，所述第二入口耦接到用于提供所述第二組分的容器，并且所述一個或多個后續(xù)入口中的至少一個耦接到用于后續(xù)組分的后續(xù)容器。
10.權(quán)利要求7的噴槍，所述噴槍還包括至少一個流量控制裝置，所述至少一個流量控制裝置耦接到所述第二入口或所述后續(xù)第二入口中的一個。
11.權(quán)利要求1的噴槍，所述噴槍還包括用于產(chǎn)生第二虹吸區(qū)的第二空氣通路(38)。
12.權(quán)利要求11的噴槍，其中，所述第二空氣通路(38)被構(gòu)造成在所述輸出口(14)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過以下方式形成涂料組合物的涂層的方法將催化劑作為第二組分引入所述涂料組合物的第一組分的霧化流中。本發(fā)明還涉及一種用于形成此類涂層的噴槍。
文檔編號B05B7/08GK102458675SQ201080028440
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者J·C·拉森 申請人:納幕爾杜邦公司