使用噴槍的方法和由此產(chǎn)生的材料的制作方法
【專利摘要】一種設(shè)備，該設(shè)備用來將第一材料與第二材料混合并且隨后將合成材料噴射到表面上。第二材料在被引到第一材料之前與氣體混合。靜電荷產(chǎn)生并且沉積到合成材料上以幫助對齊合成材料顆粒。
【專利說明】使用噴槍的方法和由此產(chǎn)生的材料
[0001]本申請是名稱為“使用噴槍的方法和由此產(chǎn)生的材料”、國際申請日為2010年10月8日、國際申請?zhí)枮镻CT/US2010/052029、國家申請?zhí)枮?01080053365.0的發(fā)明專利申請
的分案申請。
【背景技術(shù)】
[0002]在本領(lǐng)域中已知多種噴槍。當(dāng)溶劑射出存在問題時(shí)經(jīng)常使用內(nèi)部混合槍，因?yàn)閮?nèi)部混合限制離開槍的霧化的材料和催化劑的量。內(nèi)部混合槍通常具有三個供給管路:供給到歧管中的樹脂管路和催化劑管路以及空氣管路。樹脂和催化劑通常在歧管中混合。在混合之后，樹脂和催化劑借助來自空氣管路的加壓空氣通過噴嘴或類似孔口從槍被匯流地排出。加壓空氣供應(yīng)充分的壓力使得樹脂和催化劑在它們從槍被排出時(shí)被剪切和霧化。這種類型的槍的主要缺點(diǎn)是，在噴射操作期間，催化的樹脂經(jīng)常倒退到空氣供應(yīng)裝置中并且在空氣供應(yīng)裝置內(nèi)催化。空氣供應(yīng)裝置中的催化的樹脂導(dǎo)致昂貴的且耗時(shí)的停工時(shí)間，在該停工時(shí)間中，停止噴射操作并且清除空氣供應(yīng)裝置中的任何障礙物。標(biāo)準(zhǔn)止回閥幾乎是無效的，由于它們快速變得被催化的樹脂硬化關(guān)閉或者止回閥的內(nèi)部構(gòu)造變得凍結(jié)有催化的樹脂。
[0003]通常使用的第二類型的槍是外部混合槍。在外部混合槍中，樹脂和催化劑被分開地霧化和排出并且被引向彼此。樹脂和催化劑在接觸被處理的物體之前不久在空氣中結(jié)合。外部混合槍的主要缺點(diǎn)是樹脂和催化劑的不完全混合，這經(jīng)常導(dǎo)致不完全催化的樹脂的片出現(xiàn)在完工的物體上。這種未催化的樹脂的部分可在完工的物體的表面上產(chǎn)生弱的點(diǎn)或泡。
[0004]外部混合槍的更重要的問題是催化劑的外部霧化。因?yàn)榇呋瘎┡c樹脂的不完全混合，許多霧化的催化劑分散到大氣中，并且更特別地，分散到進(jìn)行該施加的直接工作環(huán)境中。對呼吸催化劑污染的空氣的工人的安全的擔(dān)憂已經(jīng)導(dǎo)致對外部混合槍的使用的許多限制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1是噴槍的透視圖；
[0006]圖2是圖1的噴槍的前視正視圖，示出靜態(tài)混合器被移除；
[0007]圖3是噴嘴末端、套圈和一次性靜態(tài)混合管的分解透視圖；
[0008]圖4是歧管的頂視剖視圖；
[0009]圖5是噴槍的分解圖；
[0010]圖6是止回閥的側(cè)視剖視圖；并且
[0011]圖7是已經(jīng)從噴槍被排出到基底上之后的材料的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]噴槍10適于混合和排出第一材料和第二材料,其中第二材料在與第一材料混合之前可以被引到氣體。當(dāng)?shù)谝徊牧暇哂泻芨叩恼扯炔⑶业诙牧暇哂泻艿偷恼扯葧r(shí)，噴槍10是特別有利的，然而，利用本發(fā)明可以混合和噴射任何合適材料。在這里描述的實(shí)施例中，第一材料是樹脂并且第二材料是催化劑，然而，可以使用任何其它合適材料?？梢允褂玫拇呋瘎┌ㄟ^氧化甲乙酮(MEKP)，三甲基色氨酸，戊二醇二異丁酸酯，過氧化氫，有機(jī)過氧化物，過氧化苯甲酸特丁酯，N —甲基一 N —羥乙基-對甲基苯胺，鈷萘酸9N，9N- 二甲基胺鈷，異氰酸鹽。可以使用的樹脂包括乳膠、乙烯基酯、環(huán)氧樹脂、聚酯、聚胺、氨基甲酸乙酯和異氰酸酯。在這里描述的實(shí)施例中，優(yōu)選的氣體是空氣(即，與大約80%氮?dú)饣旌系拇蠹s20%氧氣)，然而,可以使用任何其它合適的反應(yīng)性或非反應(yīng)性氣體?？梢允褂玫姆磻?yīng)性氣體包括氧、碳和氯?？梢允褂玫姆欠磻?yīng)性氣體包括二氧化碳、氬氣、氮?dú)夂秃狻?br> [0013]噴槍10可用于將材料噴射到多種基底上用于多種目的，該多種目的包括但不限于以下目的:推進(jìn)器和廢水系統(tǒng)的去氣泡；用于船、浴室衛(wèi)生間/淋浴器、高溫半導(dǎo)體板、電子設(shè)備的熱護(hù)罩、微處理外殼、塑料管道的內(nèi)部襯里的抗水合表面；抗菌表面；危險(xiǎn)容載系統(tǒng)；抗水外部面板；增加的溫度和耐磨表面；車的消音護(hù)罩；車的熱護(hù)罩；變壓器的容載護(hù)罩；火保護(hù)護(hù)罩；塑料排放物的還原；混凝土水容載系統(tǒng)；和耐增加的溫度和耐磨的管道。
[0014]如在圖1中看到的，噴槍10包括一次性靜態(tài)混合管82，該一次性靜態(tài)混合管從歧管12伸出并且終止于噴射末端86。噴槍10具有空氣管122，該空氣管與靜態(tài)混合管82流體連通以幫助從靜態(tài)混合管82通過噴射末端86霧化和噴射催化的樹脂。在空氣/催化劑混合物在靜態(tài)混合管82中被引入到樹脂之前，催化劑與空氣供應(yīng)管路122結(jié)合。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，歧管12是用工具加工的鋁塊，該鋁塊大約15厘米寬，10厘米長，并且3厘米深(圖1)。該歧管是具有頂部14和底部16的一件式被鉆孔的塊。固定到歧管12的底部16的是錐形把手17，該錐形把手優(yōu)選地向著開關(guān)把手19成角度。把手17的角度使得噴槍10在其操作時(shí)較容易被握住。
[0015]在一個實(shí)施例中，歧管12加工有通道，該通道形成兩個圓柱形通路，催化劑通路18和樹脂通路20 (圖4)。樹脂通路20開始于歧管12的一個端部并且終止于歧管12的另一端部，在該另一端部處，樹脂被引入靜態(tài)混合管82。催化劑通路18開始于歧管12的一個端部并且終止于歧管12的另一端部，在該另一端部處，它被引入加壓空氣供應(yīng)管路122。在替代實(shí)施例中，由于樹脂可以被直接引入到靜態(tài)混合管82中并且催化劑可以被直接引入到空氣供應(yīng)管路122中，因此不需要歧管12。優(yōu)選地，這些通路18和20不設(shè)置有止回閥或O型環(huán)。由于樹脂和催化劑不在歧管12中混合，因此不需要提供止回閥來防止催化的樹脂回流到通路18和20中。也可以省略與這種止回閥關(guān)聯(lián)的O型環(huán)。噴槍10的壽命因此延長超過常規(guī)噴槍，常規(guī)噴槍當(dāng)歧管O型環(huán)變得涂覆有變硬的樹脂時(shí)必須被大修或丟棄。
[0016]在一個實(shí)施例中，催化劑通路18連接到壓力計(jì)24，該壓力計(jì)安裝到歧管12的外部，但可操作地連接到通路18以保持使操作者知道催化劑穿過通路18的壓力(圖4)。壓力計(jì)24作為用于本發(fā)明的警報(bào)器是非常有效的，不僅警告操作者有問題，而且也診斷該問題。
[0017]在一個實(shí)施例中，壓力計(jì)24測量從O到超過1000磅每平方英寸的壓力。如下面進(jìn)一步討論的，在正常操作期間，由于催化劑壓力僅需要匹配空氣壓力以使止回閥107離開閥座并且允許催化劑流過該系統(tǒng)，因此在大約90和130磅每平方英寸之間的催化劑壓力下操作噴槍10。如果壓力降低到低于大約90磅每平方英寸，提供催化劑到噴槍10的泵(未示出)應(yīng)當(dāng)被調(diào)節(jié)以增加通過噴槍10的催化劑的流量。如果壓力快速上升到超過大約130磅每平方英寸，則噴槍10很可能用樹脂的塞子堵塞。然后，噴槍10必須被清除任何障礙物。如果壓力上升并且落在O和正常壓力之間，則催化劑泵很可能僅僅在一個沖程上而不是在兩個沖程上泵送。然后，泵必須被修理以保證催化劑和樹脂的精確施加。雖然90和130磅每平方英寸之間的催化劑壓力范圍被作為例子給出，但取決于特定應(yīng)用，該壓力可以更低或更高。
[0018]在一個實(shí)施例中，安裝到歧管12的催化劑輸入口 26的是不銹鋼催化劑管道接頭28(圖5)。非常重要的是，保證與催化劑接觸的該裝置的所有部分不能與催化劑反應(yīng)。甲乙酮過氧化物(或其它催化作用)與鋁或類似反應(yīng)性材料的接觸可引起致命的爆炸。接頭28由短的管道段組成，該管道段將歧管12連接到催化劑球閥組件30。催化劑球閥組件30優(yōu)選地為四分之一英寸的高壓球閥，由不銹鋼構(gòu)造以避免與催化劑反應(yīng)。球閥組件30連接到帶螺紋的催化劑管路連接器32，該催化劑管路連接器允許噴槍10與催化劑供應(yīng)設(shè)備(未示出)連接和分離。球閥組件30由此充當(dāng)“觸發(fā)器”或開/關(guān)閥以開始和停止通過噴槍10的催化劑的流動。
[0019]在一個實(shí)施例中，連接到歧管12的樹脂輸入口 27的是阻流孔口管接頭22 (圖5)。阻流孔口管接頭22由孔口接頭34、聯(lián)結(jié)螺母36和樹脂連接管道38組成。聯(lián)結(jié)螺母36以可滑動的方式與樹脂連接管道38接合并且通過布置在樹脂連接管道38的端部上的凸緣35防止離開樹脂連接管道38的端部。布置在孔口接頭34和樹脂連接管道38之間的是一對O型環(huán)40a-b和孔口板42?？卓诎?2設(shè)置有直徑小于孔口接頭34的內(nèi)直徑的開口?？卓诎?2布置在孔口接頭34和樹脂連接管道38之間并且聯(lián)結(jié)螺母36被螺紋連接到孔口接頭34上。聯(lián)結(jié)螺母36被上緊直到孔口板42被足夠緊地壓在O型環(huán)40a-b之間以防止樹脂在O型環(huán)40a-b和孔口板42之間通過。
[0020]孔口板42中的孔的直徑略微小于樹脂連接管道38的內(nèi)直徑，使得穿過樹脂連接管道38的塞子在進(jìn)入歧管12之前停止在孔口板42。當(dāng)這種堵塞發(fā)生時(shí)，來自噴槍10的噴射力將顯著減小，因此告知操作者必須從孔口接頭34移除聯(lián)結(jié)螺母36。在已經(jīng)從孔口接頭34移除聯(lián)結(jié)螺母36之后，移除孔口板42并且清除樹脂連接管道38的任何障礙物。阻流孔口管接頭22因此允許快速現(xiàn)場移除塞子。阻流孔口管接頭22是非常有用的，這是由于不需要工具來從樹脂管路移除塞子，即使在現(xiàn)場。必要的是，在這種塞子達(dá)到歧管12的樹脂通路20之前從管路移除塞子，在樹脂通路處，塞子將需要大量的停工時(shí)間被移除(圖
4和 5)。
[0021]連接到樹脂連接管道38的是樹脂球閥組件44(圖5)。樹脂球閥組件44是四分之一英寸的高壓不銹鋼球閥，優(yōu)選地能夠經(jīng)受住直到2000磅每平方英寸的壓力。T型閥轉(zhuǎn)接器46將樹脂球閥組件44連接到T型閥48。T型閥48的直角連接部連接到流體溢流閥50，該流體溢流閥在一個實(shí)施例中是3/8英寸的標(biāo)準(zhǔn)球閥。T型閥48的相對的端部連接件連接到流體軟管T型轉(zhuǎn)接器52。流體軟管T型轉(zhuǎn)接器52允許噴槍10與樹脂軟管和供應(yīng)設(shè)備快速連接和分離。樹脂溢流閥50允許樹脂通過閥50流出以防止形成極高壓力并且損壞噴槍10的較脆弱部分。
[0022]溢流閥50設(shè)置有把手51，該把手打開和關(guān)閉閥50。把手51可以被打開并且閥50可以放置在樹脂的貯器(未示出)上以在噴射之前清理空氣的管路。閥50也可以用于回收已經(jīng)留在管路中延長的時(shí)間段的樹脂以防止沉降的樹脂被施加到表面。
[0023]可操作地連接在催化劑球閥組件30和樹脂球閥組件44之間的是球閥軛54，該球閥軛當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)同時(shí)打開催化劑球閥組件30和樹脂球閥組件44 (圖5)。球閥軛54由兩個零件組成，該兩個零件是催化劑連接器56和樹脂與把手連接器58。催化劑連接器56是金屬的圓柱形零件，該圓柱形零件裝配在催化劑球閥組件孔口控制部60上并且通過固定螺釘62連接到它。
[0024]樹脂和把手連接器58也是鋼的圓柱形零件，但裝配在樹脂球閥孔口控制部64上(圖5)。樹脂和把手連接器58通過固定螺釘66連接到樹脂球閥孔口控制部64。樹脂和把手連接器58的自由端部的內(nèi)周邊大體上類似于催化劑連接器56的外周邊。催化劑連接器的自由端部插入到樹脂和把手連接器58的自由端部中并且通過翼形螺釘68連接到樹脂和把手連接器58。
[0025]開關(guān)把手軸70被固定到樹脂和把手連接器58。在一個實(shí)施例中，開關(guān)把手軸70是在任一端部上帶有螺紋的鋼桿。軸70的一個端部被擰緊到樹脂和把手連接器58中，并且把手球72被螺紋連接到開關(guān)把手軸70的相對的端部上以使得軸70較容易抓住和操縱。
[0026]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，當(dāng)軸垂直于催化劑管道接頭28和孔口接頭34時(shí)，球閥30和44被關(guān)閉，因此防止催化劑或樹脂流入噴槍10的歧管12中。當(dāng)把手球72被推向歧管12時(shí)，催化劑球閥組件30和樹脂球閥組件34被打開，因此允許催化劑和樹脂進(jìn)入歧管12的催化劑和樹脂通路18和20 (圖4和5)。應(yīng)當(dāng)注意，替代上面描述的組件，可以使用能夠開始和停止流體的流動的該領(lǐng)域中已知的其它閥。
[0027]在一個實(shí)施例中，樹脂通路20在歧管12的向前端部處在套圈支架74處出現(xiàn)。套圈支架74是從歧管12的輸出端部76向前延伸的圓柱形突起。套圈支架74的外周邊被加工有螺紋使得套圈78可以被擰緊到歧管12上和從歧管12擰下(圖3-4)。樹脂通路20從套圈支架74中的腎形孔口 79離開(圖2和4)。如下面進(jìn)一步描述的，樹脂隨后被引入到靜態(tài)混合管82中。
[0028]催化劑通路18從歧管12出現(xiàn)并且在轉(zhuǎn)接器120處進(jìn)入空氣供應(yīng)管路122 (圖5)。在那里，催化劑與通過空氣管122進(jìn)入系統(tǒng)的加壓空氣混合，并且被該加壓空氣霧化和蒸發(fā)。催化劑在與空氣管路122結(jié)合之前穿過網(wǎng)式過濾器111、第一止回閥107和配量孔109。網(wǎng)式過濾器111防止大塊催化劑材料進(jìn)入該系統(tǒng)，使得大塊催化劑材料不堵塞配量孔109并且影響進(jìn)入該系統(tǒng)的催化劑的量。配量孔109具有預(yù)定直徑，該預(yù)定直徑幫助保證適當(dāng)?shù)牧康拇呋瘎┍灰氲娇諝夤苈分?。如果希望更多催化劑，則使用具有較大直徑的配量孔109。如果希望更少催化劑，則使用具有較小直徑的配量孔109。
[0029]第一止回閥107可以類似于圖6中示出的止回閥。這個第一止回閥107的主要功能是當(dāng)該裝置被關(guān)掉時(shí)，即當(dāng)催化劑不被泵送過該系統(tǒng)時(shí)防止催化劑從催化劑供應(yīng)管路排出。如上面論述的，因?yàn)楫?dāng)關(guān)掉噴槍10時(shí)開/關(guān)閥(球閥軛54)和催化劑管路的端部之間的催化劑管路中的催化劑允許從催化劑管路排出，因此現(xiàn)有技術(shù)裝置浪費(fèi)相當(dāng)大量的催化劑和樹脂?，F(xiàn)有噴槍要求催化劑和樹脂在可以被使用之前穿過噴槍行進(jìn)一會以便保證催化劑與樹脂適當(dāng)混合，因此浪費(fèi)樹脂和催化劑。本發(fā)明的第一止回閥107克服這個問題，因?yàn)樗?dāng)催化劑供應(yīng)被關(guān)掉時(shí)關(guān)閉，因此不允許任何催化劑從催化劑管路的端部排出。
[0030]本發(fā)明的一個特征是催化劑壓力僅需要匹配空氣壓力以使止回閥107離開閥座并且允許催化劑流過該系統(tǒng)。如上所述，許多現(xiàn)有技術(shù)裝置要求催化劑壓力匹配樹脂壓力(該樹脂壓力可接近3000psi)以保證樹脂不倒退到催化劑管路中。本發(fā)明的設(shè)計(jì)克服在這種高壓下引入催化劑的需要，因此催化劑通過空氣供應(yīng)管路122被引入并且因此僅需要匹配被引入的空氣的壓力，被引入的空氣的壓力典型地比引入樹脂的壓力低得多。典型地，在本發(fā)明中，空氣壓力在大約90和130psi之間被引入并且以大約10立方英尺每分鐘(cfm)流動。
[0031]在穿過第一止回閥107之后，催化劑被引導(dǎo)以與空氣供應(yīng)管路122匯聚。在圖5中示出的實(shí)施例中，這發(fā)生在90度轉(zhuǎn)接器120中。然而，應(yīng)當(dāng)注意，催化劑可以被引入到空氣管122的任何合適部分中。然后，催化劑穿過第二止回閥106，并且最終進(jìn)入混合管82，霧化的催化劑在那里與樹脂混合。第二止回閥106防止樹脂的流倒退進(jìn)入空氣/催化劑供應(yīng)管路中。止回閥106由螺栓108和罩殼機(jī)構(gòu)110組成(圖6)。螺栓108是空心的并且設(shè)置有彈簧112和彈簧支架114，該彈簧支架以可操作的方式連接到螺栓108和彈簧112的一個端部。彈簧112的相對的端部連接到截頭圓錐形不銹鋼止動件118。彈簧112將止動件118保持在特氟龍聚四氟乙烯座116中，該座116被固定到螺栓108的周邊。特氟龍聚四氟乙烯支座116設(shè)計(jì)成接合止動件118的表面并且防止材料從座116和止動件118之間進(jìn)入螺栓108。止動件118和座116優(yōu)選地由不同的材料(諸如不銹鋼和特氟龍聚四氟乙烯)構(gòu)造以在噴槍10的操作期間防止催化的樹脂將止動件118密封在座116上。
[0032]在圖6中示出的一個實(shí)施例中，螺栓108的壁113延伸過座116預(yù)定距離。延伸的壁113產(chǎn)生的通道的直徑略微大于止動件118的直徑，使得當(dāng)閥106處于打開位置時(shí)空氣/催化劑混合物在止動件118和延伸的壁113之間流動。這個空氣流有助于清除已經(jīng)到達(dá)閥106的止動件118的任何樹脂和防止已經(jīng)到達(dá)閥106的止動件118的任何樹脂的積累。
[0033]止回閥106設(shè)計(jì)有近似5磅每平方英寸排出量，使得螺栓108內(nèi)的壓力一比止動件118的彈簧側(cè)上的壓力大5磅每平方英寸，止動件118就離開座116以允許空氣離開螺栓108。這種構(gòu)造的特別優(yōu)點(diǎn)是，彈簧112總是與空氣接觸并且不與催化的樹脂接觸。罩殼機(jī)構(gòu)106因此保護(hù)其自身免受由于與催化的樹脂的接觸引起的污染和故障。
[0034]在圖5中示出的實(shí)施例中，90度轉(zhuǎn)接器120用于將止回閥106連接到空氣管122?？諝夤?22被固定到塞子快速分離裝置124。空氣管122優(yōu)選地通過托架或類似固定裝置固定到歧管12以將塞子快速分離裝置124放置在催化劑管路連接器32和流體軟管T型轉(zhuǎn)接器52附近，使得所有軟管連接可以快速且容易地形成。
[0035]靜態(tài)混合管82放置在套圈支架74上并且套圈78放置在混合管82上，沿管82滑下，并且螺紋連接到套圈支架74上以將靜態(tài)混合管82固定到歧管12(圖1和5)。在一個實(shí)施例中，靜態(tài)混合管82由諸如聚乙烯或聚丙烯的廉價(jià)的且輕重量的塑料組成。這些材料保證管82不添加額外的重量到噴槍10并且每當(dāng)噴槍10停止噴射樹脂足夠長時(shí)管82以允許催化的樹脂在管82內(nèi)固化時(shí)可以被丟棄。管82的向后端部帶有凸緣以防止管82在套圈78已經(jīng)被螺紋連接到適當(dāng)位置之后變得脫離歧管12(圖1和3)。靜態(tài)混合管82的向前端部在其內(nèi)周邊上設(shè)置有螺紋使得噴射末端本體84可以螺紋連接到管82中。噴射末端86被固定到噴射末端本體84以可控制地分配從噴槍10排出的催化的樹脂。靜態(tài)混合管82上的螺紋為噴射末端86提供在噴槍10的操作期間通過手從靜態(tài)混合管82快速分離以移除塞子的能力。[0036]放置在靜態(tài)混合管82內(nèi)并且延伸管82的整個長度的是螺旋混合器88 (圖3)。螺旋混合器88優(yōu)選地具有逆向偏移(flight)的分段的圖案，每一個段從相鄰的段逆向偏移。這個圖案沿螺旋混合器88的長度繼續(xù)以允許催化劑和樹脂在它們穿過靜態(tài)混合管82時(shí)均勻混合。管82和螺旋混合器88優(yōu)選地由廉價(jià)的塑料模制使得在噴射之后，催化的樹脂不需要從管82被移除。替代用昂貴且危險(xiǎn)的溶劑(諸如丙酮)沖洗管82，管被放在一邊直到樹脂硬化在管82內(nèi)。在樹脂已經(jīng)硬化之后，管88不比塑料棒更有環(huán)境危害性并且在使用之后簡單地被扔掉。由此消除有毒溶劑到環(huán)境中的不必要擴(kuò)散。
[0037]靜態(tài)混合管82的側(cè)部設(shè)置有孔口 83，倒角的空氣供應(yīng)管末端90被放置到該孔口中(圖3和5)。空氣/催化劑混合物通過管末端90進(jìn)入混合管82，在那里，它與已經(jīng)在混合管82中的樹脂混合。在催化劑遇到樹脂之前在空氣供應(yīng)管路中的催化劑的霧化和蒸發(fā)幫助催化劑與管中的樹脂混合。如上所述，一些現(xiàn)有技術(shù)裝置中樹脂和催化劑的混合效率低，因?yàn)榇呋瘎┖蜆渲谒鼈円七^混合管82時(shí)將產(chǎn)生它們自身的分離的路徑?？諝鈮毫σ矌椭鷺渲?、填料和催化劑的大量填充的系統(tǒng)在噴射末端86剪切。橡膠末端密封件92被放置在管末端90和靜態(tài)混合管82之間以防止空氣和催化的樹脂通過圖4和5中示出的孔口83逃逸出靜態(tài)混合管82。
[0038]空氣供應(yīng)管末端90被連接器組件94 (圖5)保持在位。管末端托架96優(yōu)選地由薄的金屬片材形成并且設(shè)計(jì)成裝配在管末端90周圍并且部分地圍繞靜態(tài)混合管82的周邊。管末端托架96的端部延伸離開靜態(tài)混合管82，但彼此平行。固定托架98由薄的金屬片材形成以可靠地裝配在靜態(tài)混合管82的周邊的一半周圍。固定托架98的端部100a-b從靜態(tài)混合管82向外延伸，但與管末端托架96的端部102a-b平行。管末端托架96的端部102a-b和固定托架98的端部100a-b設(shè)置有孔使得它們可以固定在一起。在一個實(shí)施例中，一組端部IOOa和102a借助螺母和螺栓被固定，而另一組端部IOOb和102b借助大得多的旋鈕螺釘104被固定。設(shè)置手柄螺釘104使得連接器組件94可以在現(xiàn)場被操作者容易地操縱以釋放靜態(tài)混合管82。
[0039]為開始施加催化的樹脂，流體軟管T型轉(zhuǎn)接器52連接到供應(yīng)樹脂(諸如聚酯)的管路，并且催化劑管路連接器32連接到供應(yīng)催化劑(諸如甲乙酮過氧化物)的管路(圖5)。塞子快速分離裝置124連接到空氣供應(yīng)管路以開始通過空氣管122的空氣的流動。噴槍10的噴射末端86指向要被處理的物體，噴槍末端86保持在離物體的表面大約12英寸的距離處。噴槍10通過把手17被牢固地抓住，同時(shí)開關(guān)把手軸70緩慢向前移動以打開球閥組件30和44 (圖1)。在催化劑和樹脂開始流過歧管12時(shí)，監(jiān)視催化劑計(jì)24以便保持適當(dāng)壓力。樹脂穿過歧管12并且進(jìn)入靜態(tài)混合管82。
[0040]催化劑穿過歧管12并且進(jìn)入空氣供應(yīng)管路122，在該空氣供應(yīng)管路中，催化劑被霧化并且隨后蒸發(fā)。存在幫助催化劑霧化的本發(fā)明的數(shù)個特征。首先，催化劑被迫通過配量孔109，該配量孔有助于將催化劑粉碎成細(xì)的顆粒。如上所述，配量孔109是具有小的直徑(在一些實(shí)施例中大約0.020英寸)的開口。第二，網(wǎng)式過濾器111通過迫使催化劑通過網(wǎng)111的小的開口而幫助霧化催化劑。此外，將催化劑引入到空氣幫助分裂催化劑。
[0041]存在有助于催化劑的蒸發(fā)的數(shù)個因素。首先，催化劑的霧化最終幫助催化劑蒸發(fā)。第二，由于催化劑在壓力下被引入，因此催化劑自身的溫度上升。催化劑的溫度越高，催化劑就越接近其蒸氣狀態(tài)。第三，在一些實(shí)施例中，空氣流在催化劑的沸點(diǎn)或以上被加熱以幫助保證催化劑在其與樹脂相遇之前蒸發(fā)。在一些實(shí)施例中，催化劑的沸點(diǎn)是大約120華氏度。在這些實(shí)施例中，空氣溫度在120和150華氏度之間以蒸發(fā)催化劑并且防止催化劑在它進(jìn)入和通過混合管82時(shí)凝結(jié)。
[0042]在催化劑的霧化和蒸發(fā)之后，催化劑/空氣混合物被引入到靜態(tài)混合管82中，在該靜態(tài)混合管中，催化劑開始與樹脂反應(yīng)。通過混合管末端90供應(yīng)的空氣迫使催化的樹脂通過噴射末端86。在催化的樹脂穿過噴射末端86時(shí)，催化的樹脂被剪切且分散。
[0043]在空氣、催化劑和樹脂流過噴槍時(shí)，靜電荷產(chǎn)生并且沉積在樹脂顆粒上。為產(chǎn)生帶電荷的顆粒，噴槍利用噴槍結(jié)構(gòu)內(nèi)的不同材料之間的靜電差。在圖7中示出的實(shí)施例中，樹脂204封裝覆蓋有薄金屬202涂層的各種形狀的陶瓷材料200。金屬涂層可以是金、氧化鐵、銀、鎢、鎳、鈀、鉬或任何其它合適金屬。這種陶瓷(填料和加強(qiáng)物)材料200可以是任何合適的非金屬固體，諸如巖石、纖維、木材、塑料纖維、無機(jī)纖維、混合碳纖維、石墨顆粒(非纖維的和纖維的)、纖維素或生物質(zhì)。然而，重要的是，注意一個實(shí)施例中使用的材料不包括任何玻璃纖維。靜電荷在空氣/催化劑穿過塑料(絕緣)混合管82時(shí)產(chǎn)生。這種靜電荷快速傳到包圍陶瓷材料200的金屬涂層202上。在一個實(shí)施例中，催化劑是酸性的，這幫助靜電荷的產(chǎn)生。在一個實(shí)施例中，電解液用于幫助產(chǎn)生靜電荷。該電解液可以是基于水的。水作為壓縮空氣管路中的蒸汽進(jìn)入噴槍，并且在空氣與催化劑會聚的點(diǎn)處產(chǎn)生文丘里效應(yīng)時(shí)，溫度降引起空氣流中的水蒸氣的凝結(jié)。這在電場的產(chǎn)生中變成電解液的液體基礎(chǔ)。
[0044]帶電的樹脂204通過噴射末端86被排出并且被排出到基底上。如圖7中示出的，相同電荷的靜電涂覆的分子彼此排斥并且相反極性的那些彼此吸引使得樹脂顆粒在混合物固化時(shí)被保持在位。帶電的粒子有助于產(chǎn)生光滑的且強(qiáng)拋光的表面。在粒子對齊之后的短期內(nèi)，電荷消散。
[0045]當(dāng)特定噴射應(yīng)用已經(jīng)完成時(shí)，開關(guān)把手軸70向后移動以終止催化劑樹脂的流動，并且此后停止空氣供應(yīng)(圖1)。松開翼形螺釘104以允許空氣供應(yīng)管末端90被拉出靜態(tài)混合管82中的孔口 83 (圖3和5)。從套圈支架74擰開套圈78，并且從噴槍10移除靜態(tài)混合管82。從靜態(tài)混合管82移除噴射末端本體84和噴射末端86，并且套圈78從靜態(tài)混合管82滑動。噴射末端本體84、噴射末端86和套圈78被徹底清潔，同時(shí)允許留在靜態(tài)混合管82內(nèi)的催化的樹脂在這里硬化。一旦靜態(tài)混合管82內(nèi)的催化的樹脂已經(jīng)硬化，管82就不再具有環(huán)境危害，并且因此可以在填埋場或類似存放處被丟棄。
[0046]空氣供應(yīng)管路中的催化劑在其與樹脂相遇之前的霧化和蒸發(fā)提供靜態(tài)混合管82中的徹底且均勻的混合。催化劑僅需要以與引入空氣近似相同的壓力被引入到該系統(tǒng)，相比以與樹脂相同的壓力引入催化劑，該壓力顯著較低且較安全。噴槍10允許100萬厘泊(cps)范圍中的樹脂被施加到物體，而能夠被大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)噴槍供應(yīng)的最大粘度僅僅是20000cps。噴射具有增加的粘度的材料(該材料可能大量地填充有填料或沒有大量地填充有填料)的能力允許厚度超過I厘米的層通過每一次操作被施加到表面。這個裝置也減小在制造期間必須添加到樹脂的溶劑的量。因此，減小添加到樹脂的溶劑的量減小最終蒸發(fā)到空氣中的溶劑的量。本發(fā)明的內(nèi)部混合本性也減小直接霧化到大氣中的催化劑的量并且允許本發(fā)明用于禁止使用外部混合設(shè)備的領(lǐng)域或用于排放受法律限制的領(lǐng)域。
[0047]噴槍10允許消除歧管12內(nèi)的任何O型環(huán)。典型地，噴槍具有位于歧管內(nèi)的止回閥以防止催化劑在溶劑沖洗不能達(dá)到的位置與樹脂混合。這些止回閥通常使用O型環(huán)來獲得相對于歧管的緊密密封。在與催化劑、樹脂和溶劑長期接觸之后，這些O型環(huán)經(jīng)常破裂或斷裂，因此O型環(huán)允許樹脂催化。一旦催化的樹脂已經(jīng)在O型環(huán)周圍或后面硬化，整個歧管必須被拆下和修理。此外，歧管在損壞的O型環(huán)的移除期間經(jīng)常損壞，因此需要更換整個噴槍。由于典型的噴槍可能花費(fèi)超過2000美元，如本發(fā)明中那樣消除諸如O型環(huán)的容易損壞的部分對于工業(yè)來說具有很大價(jià)值。
[0048]使用上述噴槍和方法產(chǎn)生的涂層優(yōu)于通過其它方法產(chǎn)生的涂層。在涂覆產(chǎn)品上進(jìn)行許多測試以試圖量化涂層的特性并且展示其優(yōu)越性。下面討論對于磨耗、磨損和熱阻的測試和結(jié)果。
[0049]磨損測試借助TABER牌磨損機(jī)被執(zhí)行。這種器械在測試說明書中通常稱為旋轉(zhuǎn)平臺雙頭(RPDH)測試裝置。測試零件被固定到儀器平臺，該儀器平臺被馬達(dá)以固定的速度驅(qū)動。兩個磨輪下降到采樣表面上，并且在平臺旋轉(zhuǎn)時(shí)，它轉(zhuǎn)動兩個輪。這在測試零件的表面上引起摩擦磨損作用(滑動旋轉(zhuǎn))，并且獲得的磨耗痕跡形成圓形帶中的交叉弧的圖案。在測試期間，真空系統(tǒng)移除碎片。在1000克載荷和60rpm旋轉(zhuǎn)速度下通過400循環(huán)執(zhí)行該測試。下面的表中示出結(jié)果,其中重量損失范圍在0.031%和0.094%之間。
[0050]表1:磨損測試的結(jié)果。
[0051]
【權(quán)利要求】
1.一種通過噴射與第二材料和加壓氣體匯流的第一材料用來施加涂層到基底的方法，所述方法包括: 在將所述第二材料與所述第一材料混合之前將所述第二材料引到所述加壓氣體； 在將所述第二材料與所述第一材料混合之前蒸發(fā)第二材料； 在所述第二材料上產(chǎn)生靜電荷； 在混合管中將所述第一材料與所述第二材料結(jié)合以使兩種材料之間開始化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生具有粒子的合成材料，其中所述電荷至少部分地從所述第二材料傳遞到所述合成材料上; 將所述材料從所述混合管排出到所述基底上，在所述基底上，所述合成材料的粒子根據(jù)電荷對齊； 所述混合管由非傳導(dǎo)性材料制成； 所述第二材料是催化劑，并 且使用催化劑和所述混合管之間的靜電差產(chǎn)生靜電荷； 其中所述第一材料是由樹脂封裝的覆蓋有薄金屬涂層的陶瓷材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二材料具有蒸發(fā)溫度，并且在所述第二材料被引到所述氣體之前所述加壓氣體被加熱到至少所述第二材料的蒸發(fā)溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二材料在壓力下被引到所述加壓氣體以幫助蒸發(fā)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二材料是酸性的以幫助產(chǎn)生電荷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述加壓氣體是空氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電荷在所述合成材料的粒子對齊之后消散。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一材料不包含任何玻璃纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述合成材料的粒子根據(jù)電荷對齊以產(chǎn)生格子結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述合成材料固化時(shí)所述電荷將所述合成材料的粒子保持在位。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二材料和氣體在近似相同的壓力下被引到彼此，所述壓力低于所述第一材料被引入到所述混合管中的壓力。
11.一種通過噴射與第二材料和加壓氣體匯流的第一材料用來施加涂層到基底的方法，所述方法包括: 在將所述第二材料與所述第一材料混合之前將所述第二材料引到所述加壓氣體； 在將所述第二材料與所述第一材料混合之前蒸發(fā)第二材料； 在所述第二材料上產(chǎn)生靜電荷； 在混合管中將所述第一材料與所述第二材料結(jié)合以使兩種材料之間開始化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生具有粒子的合成材料，其中所述電荷至少部分地從所述第二材料傳遞到所述合成材料上; 將所述材料從所述混合管排出到所述基底上，在所述基底上，所述合成材料的粒子根據(jù)電荷對齊； 所述第一材料包括金屬涂層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括將電荷傳遞到金屬涂層的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一材料是由樹脂封裝的覆蓋有薄金屬涂層的陶瓷材 料。
【文檔編號】B05B5/025GK103977921SQ201410232907
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2009年10月9日
【發(fā)明者】馬修·麥錢特 申請人:阿爾法根材料技術(shù)股份有限公司, 馬修·麥錢特