專(zhuān)利名稱(chēng)：靜電噴涂裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水性涂料的涂覆。
背景技術(shù)：
為了努力減少溶劑的排放(包括溫室氣體)，現(xiàn)在很多工業(yè)涂布工藝采用水性漆料和其他水性涂料體系，其包含大大降低量的有害空氣污染物(HAP)溶劑及其他揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)。有時(shí)使用旋轉(zhuǎn)式靜電霧化器來(lái)涂覆這些涂料體系，其中所述靜電霧化器使涂料體系的材料流到靜電充電的旋轉(zhuǎn)(即，自轉(zhuǎn))的圓盤(pán)或鐘狀物上，并使這樣充電的涂層材料的液滴投射向接地的導(dǎo)電基材。在這樣的體系中常見(jiàn)的問(wèn)題是需要維持靜電充電的旋轉(zhuǎn)噴霧器和涂料體系材料供應(yīng)之間的電隔離。使涂料體系材料經(jīng)過(guò)具有活塞和一對(duì)電隔離的供給圓筒的傳送模塊、或者使所述材料經(jīng)過(guò)一對(duì)電隔離的儲(chǔ)蓄器可以提供或有助于電隔離。在操作中，計(jì)量的涂料體系材料被交替地從傳送模塊的供給圓筒或從儲(chǔ)蓄器供應(yīng)到霧化器，而另一供給圓筒或儲(chǔ)蓄器被重新填充。很多工業(yè)涂布工藝需要頻繁的材料變化，例如在其他方面類(lèi)似的涂層材料中改變顏色，或改變涂層材料，例如從底漆變?yōu)槊嫫?。為了在靜電涂布設(shè)備進(jìn)行這樣的材料變化，可以用水或有機(jī)溶劑沖洗涂布設(shè)備中的傳送模塊或儲(chǔ)蓄器，并用壓縮空氣干燥。沖洗步驟從傳送模塊或儲(chǔ)蓄器中除去未使用的涂層材料，干燥步驟建立了 “電壓阻隔”，從而阻止電荷損失到水或溶劑供給線路中。清潔管線有時(shí)也直接連接到旋轉(zhuǎn)式靜電霧化器。旋轉(zhuǎn)式霧化器的制造商可能建議使用非極性的、不可燃的溶劑(例如，乙酸戊酯、甲基戊基乙酸酯、礦物油、高閃點(diǎn)石腦油、甲苯或二甲苯用于清潔，而不使用導(dǎo)電性溶劑(例如，丙酮、二丙酮、丁基醇、丁基溶纖劑、甲醇或二甘醇單乙基醚)。霧化器制造商可能還建議，如果采用極性溶劑進(jìn)行清洗，這樣做之后，用一種非極性溶劑清洗，以除去該霧化器表面上的導(dǎo)電殘留物。用于清潔旋轉(zhuǎn)式靜電霧化器的有機(jī)溶劑可能會(huì)造成環(huán)境或其他危害，可能帶來(lái)廢物處理問(wèn)題，并且常常是昂貴的。旋轉(zhuǎn)式靜電霧化器制造商警告不要使用過(guò)量的所述溶劑，因?yàn)樵撊軇┛梢源┩竿ǔＳ糜诒Ｗo(hù)典型的旋轉(zhuǎn)式靜電霧化裝置中使用的空氣軸承和空氣渦輪機(jī)的密封物，并且可能會(huì)損壞或污染這些精密零件。

發(fā)明內(nèi)容
使用水性聚合物粘合劑時(shí)，如果在霧化器上形成聚結(jié)的聚合物膜，旋轉(zhuǎn)式靜電霧化器可能很容易地被堵塞或者以其他方式結(jié)垢。如果試圖涂覆膠乳漆料或其他乳液聚合物涂料體系，或使用反應(yīng)性、可交聯(lián)的或可聚合的粘合劑的多組分(例如，雙組分)涂料體系，這個(gè)問(wèn)題可能特別嚴(yán)重。在典型的旋轉(zhuǎn)式靜電霧化器中旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)或鐘狀物的表面存在的高速度和高湍流條件下，即使是乳液聚合物到圓盤(pán)或鐘狀物的流動(dòng)的短暫的中斷也可能會(huì)導(dǎo)致已經(jīng)位于在圓盤(pán)或鐘狀物上的乳液聚合物幾乎瞬間干燥并形成非常難以去除的硬化膜。乳液聚合物的流動(dòng)停止后，該膜可能會(huì)在僅僅不到一秒內(nèi)形成。膜的去除可能需要拆卸旋轉(zhuǎn)式霧化器以及對(duì)圓盤(pán)或鐘狀物的繁瑣的手工清潔。本發(fā)明的受讓人最近開(kāi)發(fā)出一種雙組分水性涂料體系，其第一組分包含水性活潑氫官能的膠乳粘合劑，其第二組分包含水分散的多異氰酸酯，其中所述第一和第二組分中的一種或兩種包含非-紅外吸收的著色顏料，并且其中涂布在乙烯基基材上的第一和第二組分的混合物將固化以形成乙烯基粘附的、紅外線反射的彩色保護(hù)膜。有關(guān)該涂料體系的進(jìn)一步詳情可以在2010年7月I日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/360，804中找到，其公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。與通過(guò)傳統(tǒng)的單組分膠乳形成的涂層相比，這種涂料體系形成甚至更耐用的干燥涂層，因而更難以除去。與許多傳統(tǒng)的單組分水性膠乳相比，該雙組分涂料體系還具有減小的VOC水平。將額外的膠乳涂料組合物涂覆到部分干燥的經(jīng)涂布基材時(shí)，高VOC水平有助于洗去或再分散部分聚結(jié)的膠乳膜。嘗試使用市售的旋轉(zhuǎn)式靜電霧化器將雙組分涂料體系涂覆到基材上，使用過(guò)程中在旋轉(zhuǎn)式霧化器上累積了大量干燥的涂層膜。如果霧化器停下來(lái)進(jìn)行調(diào)整以加載用于涂布的新的基材部件或進(jìn)行顏色或材料變化，將形成甚至更厚的干燥膜。所產(chǎn)生的涂層材料的累積將不利地影響霧化器噴霧形狀，有時(shí)在涂布過(guò)程中導(dǎo)致小的硬化涂層材料塊意外沉積到基材部件上。旋轉(zhuǎn)式靜電霧化器的供應(yīng)商無(wú)法解決這些問(wèn)題，并且由于通過(guò)固化的雙組分膠乳膜形成頑強(qiáng)的結(jié)合，結(jié)垢的圓盤(pán)和鐘狀物的清洗非常困難。申請(qǐng)人:通過(guò)改進(jìn)市售的旋轉(zhuǎn)式靜電霧化器設(shè)備而解決上述問(wèn)題。一方面，他們的發(fā)明提供了 一種用于靜電涂布目標(biāo)基材的方法，該方法包括a)使包含水性可聚結(jié)聚合物粘合劑的電隔離的濕涂料組合物流經(jīng)與靜電涂布裝置受控流體連通的第一流體管道，并且流入靜電涂布裝置，所述靜電涂布裝置包括靜電充電的旋轉(zhuǎn)式霧化器；b)將足夠的涂料組合物沉積到旋轉(zhuǎn)式霧化器，從而使靜電充電的涂料組合物的液滴拋射到目標(biāo)基材上，并在其上形成涂層；c)涂料組合物在旋轉(zhuǎn)式霧化器上的沉積被停止或中斷之前，使電隔離的含水清洗液流經(jīng)與所述裝置受控流體連通的第二流體管道，并且流入所述裝置；d)在涂料組合物在所述霧化器上的沉積被停止或中斷之前或在涂料組合物在所述霧化器上的沉積被停止或中斷之后的足夠短的時(shí)間之內(nèi)，將含水清洗液沉積到霧化器上，從而不會(huì)在該霧化器上累積聚結(jié)的聚合物粘合劑膜。另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種靜電涂布裝置，其包括可旋轉(zhuǎn)的、可靜電充電的霧化器和流體流量控制單元，其中a)所述裝置與第一流體管道流體連通，所述第一流體管道可控地為所述裝置提供包含水性可聚結(jié)聚合物粘合劑的電隔離的濕涂料組合物，并且所述裝置與第二流體管道流體連通，所述第二流體管道可控地為所述裝置提供電隔離的含水清洗液；并且b)所述流體流量控制單元可操作地連接并配置為i)在霧化器旋轉(zhuǎn)并被靜電充電的同時(shí)，可控地將涂料組合物沉積到所述霧化器上，ii)在涂料組合物在霧化器上的沉積被停止或中斷之前，使電隔離的含水清洗液可控地流經(jīng)第二流體管道并且流入所述裝置，并且進(jìn)一步可操作地連接并配置為，在涂料組合物在所述霧化器上的沉積被停止或中斷之前或在涂料組合物在所述霧化器上的沉積被停止或中斷之后的足夠短的時(shí)間之內(nèi)，將所述含水清洗液可控地沉積到所述霧化器上，從而不會(huì)在所述霧化器上累積聚結(jié)的聚合物粘合劑膜。與水性乳液聚合物粘合劑一起使用時(shí)，所公開(kāi)的方法和裝置特別有用。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所公開(kāi)的方法和裝置通過(guò)減少當(dāng)涂布生產(chǎn)線被停止或中斷時(shí)或進(jìn)行涂層材料的轉(zhuǎn)換或顏色轉(zhuǎn)換時(shí)靜電涂布裝置的結(jié)垢，便于可聚結(jié)的聚合物粘合劑涂布生產(chǎn)線的操作。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在新涂布的目標(biāo)基材離開(kāi)和新的未涂布目標(biāo)基材到達(dá)之間的間隔期間，所述方法和裝置允許排出水而不是涂料組合物，不會(huì)導(dǎo)致裝置結(jié)垢。方法和裝置的優(yōu)選實(shí)施方式還減少了溶劑的使用、涂料組合物的浪費(fèi)或清潔時(shí)間。


圖1是本發(fā)明的靜電渦輪式圓盤(pán)(turbodisk)裝置的示意圖，局部以橫截面示出；·圖2是本發(fā)明的靜電渦輪式鐘(turbobell)裝置的側(cè)視圖；圖3是包括外部整流罩的圖2裝置的側(cè)視圖；圖4是用于為本發(fā)明的裝置提供雙組分涂料組合物的換色器和混合模塊系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖5是圖4系統(tǒng)中所用的靜態(tài)混合器和混合管的透視圖；以及圖6是本發(fā)明所用的時(shí)序圖。附圖中相同的參考標(biāo)記表示相同的元件。附圖中的元件并不是按比例的。
具體實(shí)施例方式采用端點(diǎn)對(duì)數(shù)值范圍的描述包括在該范圍內(nèi)的所有數(shù)值(例如I至5，包括1、1.5,2,2. 75,3,3. 80、4、5 等等)。術(shù)語(yǔ)“一種(a，an)”、“該(the) ”、“至少一個(gè)”和“一個(gè)或多個(gè)”可互換使用。因此，例如包含“一個(gè)”控制單元的裝置表示該裝置包含“一個(gè)或多個(gè)”控制單元。針對(duì)至少部分覆蓋旋轉(zhuǎn)式霧化器表面的膜使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“累積”是指，在霧化器操作期間或霧化器操作停止或中斷時(shí)，厚度或覆蓋程度的增大。針對(duì)至少部分覆蓋表面的膜使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“聚結(jié)的”是指，形成固態(tài)、基本上連續(xù)的沉積物，其不能通過(guò)使用水沾濕的粗棉布的至少一次用力擦拭而手工擦掉。針對(duì)從、到、進(jìn)入、通過(guò)或到供應(yīng)罐、管道、閥門(mén)、裝置、裝置或其他液體處理元件的液體供應(yīng)、沉積或流動(dòng)使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“受控的”和“可控地”是指，通過(guò)操作所述元件以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止、增加或減少液體體積。針對(duì)靜電涂布裝置中的構(gòu)件或材料使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“電隔離”是指，在該裝置中的構(gòu)件或材料的存在不減少所述裝置中靜電霧化器上的靜電荷，或可觀察到的電荷減少足夠小，從而仍可以使用該靜電涂布裝置充分涂布目標(biāo)基材。例如可以通過(guò)如下來(lái)提供這樣的電隔離使構(gòu)件或材料與地絕緣；或者使構(gòu)件或材料相對(duì)于靜電霧化器保持足夠高的電位。此外，所述電隔離不需要(在優(yōu)選的實(shí)施方式中沒(méi)有)涉及使構(gòu)件或材料與霧化器電隔離。術(shù)語(yǔ)“流體連通”是指流體在指定端點(diǎn)之間或沿指定的路徑流動(dòng)或?qū)?huì)流動(dòng)。
針對(duì)靜電涂布裝置或旋轉(zhuǎn)式靜電霧化器使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“結(jié)垢”是指，在霧化器或裝置上累積足夠的固體沉積物，從而在可以重新進(jìn)行令人滿意的涂布之前，霧化器或裝置的拆卸和手動(dòng)清洗的將是必要的。針對(duì)液體涂料組合物使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“低V0C”是指，該涂料組合物包含，基于全部液體涂料組合物的重量，少于約IOwt. %的揮發(fā)性有機(jī)化合物，更優(yōu)選小于約7%的揮發(fā)性有機(jī)化合物，最優(yōu)選小于約4%的揮發(fā)性有機(jī)化合物。術(shù)語(yǔ)“聚合物”和“聚合物的”包括聚合物以及兩種或更多種單體的共聚物。術(shù)語(yǔ)“優(yōu)選的”和“優(yōu)選地”指本發(fā)明的在某種情形下可以提供某些益處的實(shí)施方式。然而，在同樣的或其他情形下其他實(shí)施方式也可以是優(yōu)選的。此外，對(duì)一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的描述并未暗示其他實(shí)施方式是可不行的，并且并不意欲從本發(fā)明的范圍內(nèi)排除其他實(shí)施方式。針對(duì)涂料組合物使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“溶劑型”是指，涂料組合物用的主要液體載體或載劑是非水溶劑或非水溶劑的混合物。針對(duì)涂料組合物中可能出現(xiàn)的組分使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“基本上不含”是指，該組分的含量，基于組合物的重量，小于約Iwt. %。針對(duì)涂料組合物使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“水性”是指，用于涂料組合物的主要液體載體或載劑是水。參照?qǐng)D1，靜電涂布裝置100包括空氣馬達(dá)102、霧化器圓盤(pán)104、渦輪機(jī)和空氣軸承壓縮空氣供給管線106和流體沉積噴嘴108。流體通過(guò)連接導(dǎo)管110從三個(gè)可控的流體源(分別供應(yīng)濕涂料組合物、含水清洗液或有機(jī)溶劑)供應(yīng)給裝置100。電隔離的濕涂料組合物通過(guò)第一導(dǎo)管114供應(yīng)，并經(jīng)過(guò)三通116到達(dá)流量控制閥118。過(guò)量的濕涂料組合物通過(guò)返回管線120再循環(huán)。通過(guò)來(lái)自控制中心130的控制導(dǎo)線122上的信號(hào)來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉閥118，并且在打開(kāi)時(shí)允許濕涂料組合物流經(jīng)止回閥132、連接導(dǎo)管134、四通接頭136、連接導(dǎo)管110和噴嘴118，用于沉積到霧化器104。含水清洗液140從壓力罐142經(jīng)由第二管道144供應(yīng)。使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能理解的各種絕緣或其他隔離措施可以提供含水清洗液140的電隔離，包括在合適的絕緣支架146、148上安裝支持壓力罐142，并通過(guò)使用不導(dǎo)電的軟管和接頭將含水清洗液140從罐142運(yùn)送到涂覆器100?；\子150有助于防止來(lái)自罐142的電弧或其他放電并且防止與附近的人員接觸。通過(guò)其它方法可以使含水清洗液的供應(yīng)電隔離，包括使用傳送模塊或儲(chǔ)蓄器系統(tǒng)，例如用于在傳統(tǒng)靜電涂覆器管線中提供濕涂料組合物的電隔離的那些，然而圖1所示的壓力罐代表了一種簡(jiǎn)單、靈活的方法，其以最小的資金投資很好地運(yùn)行。壓力罐142適當(dāng)?shù)卦诤逑匆?40上方的頂部空間提供壓縮空氣的供給。在使用期間罐142中保持足夠的壓力，以便當(dāng)閥152打開(kāi)時(shí)促使含水清洗液進(jìn)入導(dǎo)管110和涂覆器100。電隔離的含水清洗液可以各種其他的方式傳送到涂覆器。例如，含水清洗液或者或也可以被泵送。泵的要求是適中的，并且多種泵設(shè)計(jì)滿足該要求，包括隔膜泵、蠕動(dòng)泵、和無(wú)閥旋轉(zhuǎn)或往復(fù)式活塞計(jì)量泵。當(dāng)下游的閥(例如閥152)打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)，特別優(yōu)選的泵自動(dòng)啟動(dòng)和停止，并且在含水清洗液的沉積循環(huán)之間不需要操作。示例性的泵包括具有內(nèi)置壓力開(kāi)關(guān)的正排量隔膜泵，其在下游閥門(mén)打開(kāi)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)和停止泵送，例如得自FlowjetDivision of ITTIndustries的FL0WJET 2100泵。自動(dòng)啟動(dòng)和停止的其他示例性泵包括正排量往復(fù)雙隔膜泵，例如得自Wilden Pump&Engineering, LLC的WILDEN PI塑料泵，以及氣動(dòng)單隔膜泵，例如得自Yamada America的YAMADA NDP-5泵。也可以使用下游閥的動(dòng)作時(shí)不自動(dòng)啟動(dòng)和停止的泵，例如通過(guò)采用需要含水清洗液的流動(dòng)時(shí)開(kāi)動(dòng)兩個(gè)泵和下游側(cè)的排出閥的控制單
J Li o罐142優(yōu)選地足夠大，并優(yōu)選地包含足夠的含水清洗液140，以適應(yīng)在至少一次換班、至少一天、至少一次顏色運(yùn)行、或經(jīng)涂布的基材部件的至少一個(gè)運(yùn)行期間濕涂料組合物在沉積到霧化器104的過(guò)程中預(yù)期的或潛在停止或中斷的次數(shù)。含水清洗液140向涂覆器100的流動(dòng)受到流量控制閥152、控制導(dǎo)線154上的信號(hào)和控制中心130的控制。當(dāng)打開(kāi)時(shí)，閥152允許濕涂料組合物流經(jīng)止回閥156、連接導(dǎo)管158、四通接頭136、連接導(dǎo)管110和噴嘴118,用于沉積到霧化器104上?？梢匀芜x地使用有機(jī)溶劑，例如，在換班結(jié)束時(shí)或在其他所需的時(shí)間用于進(jìn)行涂覆器100的額外清洗。如果使用，有機(jī)溶劑可以通過(guò)第三導(dǎo)管160來(lái)供給。有機(jī)溶劑向涂覆器100的流動(dòng)受到流量控制閥162、控制導(dǎo)線164上的信號(hào)和控制中心130的控制。當(dāng)打開(kāi)時(shí)，閥162允許有機(jī)溶劑流經(jīng)三通166、止回閥168、連接導(dǎo)管170、四通接頭136、連接導(dǎo)管110和噴嘴118，用于沉積到霧化器104上。任選地，壓縮空氣可以通過(guò)第四導(dǎo)管172來(lái)供給。壓縮空氣向涂覆器100的流動(dòng)受到流量控制閥174、控制導(dǎo)線176上的信號(hào)和控制中心130的控制。當(dāng)打開(kāi)時(shí)，閥174允許壓縮空氣流經(jīng)三通166、止回閥168、連接導(dǎo)管170、四通接頭136、連接導(dǎo)管110和噴嘴118，從而除去至少三通166和接頭136之間的殘留溶劑，從導(dǎo)管110和噴嘴118除去溶劑或其他材料，并且在溶劑供給管線中建立電壓阻隔，以防止或限制靜電電荷的損失到溶劑供給源中。通過(guò)控制單元130操作的各個(gè)閥的時(shí)序和操作優(yōu)選地在罐142和接頭136之間保持含水清洗液140的駐留柱，從而在濕涂料組合物到霧化器104的沉積的任何停止或中斷之前或之時(shí)，可以打開(kāi)閥152并且含水清洗液140可以立即開(kāi)始流入導(dǎo)管110和噴嘴108。這可以通過(guò)使用氣動(dòng)控制閥來(lái)控制各個(gè)流體流中的一些或所有來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)。圖2示出了靜電渦輪式鐘裝置200的端部，包括霧化鐘204、安裝軸205、空氣軸承壓縮空氣供給管線206、空氣軸承207和液體供給管線208。圖3示出了用于裝置200的端部的整流罩300。如上面對(duì)于圖1所述的，可以為裝置200提供電隔離的含水清洗液供應(yīng)，主要區(qū)別在于，這樣改進(jìn)的裝置將采用旋轉(zhuǎn)鐘而不是旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)來(lái)霧化濕涂料組合物。圖4示出了用于為旋轉(zhuǎn)式霧化器提供雙組分濕涂料組合物的供給線路400。安裝板402提供對(duì)換色器404、調(diào)節(jié)器406和流量計(jì)408的支撐，具有利用換色器404選擇的不同顏色的雙組分涂料組合物的組分A的供給流經(jīng)換色器404、調(diào)節(jié)器406和流量計(jì)408。在注射模塊410處，計(jì)量供給的涂料組合物的組分B加入到組分A中。組分B流經(jīng)換色器420、調(diào)節(jié)器422、流量計(jì)424和注射閥426。組分A和組分B的混合在混合裝置中進(jìn)行，如混合管440，它可以采用在圖5中更詳細(xì)地示出的螺旋靜態(tài)混合器500。離開(kāi)混合管430的經(jīng)混合的涂料組合物可以經(jīng)由供給管線(例如圖1中的第一流體入口 160)提供給根據(jù)本發(fā)明所制的靜電涂布裝置。圖6示出了示例性時(shí)序圖，描繪了所公開(kāi)的裝置和方法中可以使用的多種操作模式中的一些。水平軸表示時(shí)間，沿垂直軸依次疊放的4條高位(流動(dòng)接通)或低位(流動(dòng)阻斷)跡線表示物料流。這些跡線示出了用于漆料(P，濕涂料組合物)、水(W，含水清洗液)、有機(jī)溶劑(OS)和壓縮空氣(CA)的不例性時(shí)序。聞位和低位的指定表不在各自的控制閥中存在或不存在流動(dòng)，這被理解為相應(yīng)的材料在霧化器上的沉積可能直到流動(dòng)能到達(dá)霧化器很短的時(shí)間后才會(huì)發(fā)生。沿時(shí)序圖發(fā)生的事件標(biāo)記為字母A到O，其中排序較后的字母表示時(shí)間上后來(lái)發(fā)生。在圖6的開(kāi)始處，漆料單獨(dú)流向所公開(kāi)的裝置用于沉積到旋轉(zhuǎn)式霧化器上，如跡線P的高位位置和跡線W、OS和CA的低位位置所示。在漆料在霧化器上的沉積被中斷之前不久(例如，中斷之前幾毫秒)，水向霧化器的流動(dòng)開(kāi)始，如在時(shí)間A時(shí)跡線W的高位位置所表示。此后不久，漆料的流動(dòng)和隨之而來(lái)的在霧化器上的沉積可以停止，如時(shí)間B時(shí)跡線P的低位位置所示。同時(shí)，流動(dòng)的水清洗霧化器，并使其保持在濕狀態(tài)下，直到由于漆料流動(dòng)的重新開(kāi)始漆料在霧化器上的沉積恢復(fù)時(shí)，由時(shí)間C時(shí)跡線P的高位位置所示。在此后不久，水在霧化器上的沉積可以停止，如時(shí)間D時(shí)的跡線W的低位位置所示，直到漆料在霧化器上的沉積的下一次停止或中斷。濕涂料組合物和含水清洗液的流動(dòng)可以同時(shí)開(kāi)始、同時(shí)停止或同時(shí)開(kāi)始并同時(shí)停止。這三種情況中的第一種由都發(fā)生在時(shí)間E時(shí)的跡線P從高位到低位的變化和跡線W從低位到高位的變化表示。第二種情況由都發(fā)生在時(shí)間F時(shí)的跡線P從低位到高位的變化和跡線W從低位到高位的變化表示。第三種情況由在時(shí)間E和F時(shí)的跡線P和W —起表示。盡管期望每當(dāng)霧化器旋轉(zhuǎn)時(shí)，霧化器上便沉積有濕涂料組合物或含水清洗液，但這樣做不是必需的。在時(shí)間G，H和I時(shí)的跡線P和W示出了一個(gè)操作模式，其中霧化器上已經(jīng)沉積了濕的涂料組合物，然后沉積含水清洗液，直到霧化器表面足夠清潔，從而不會(huì)在霧化器上累積聚結(jié)的聚合物粘合劑膜。原則上，可以為含水清洗液的流動(dòng)安排時(shí)間，以便在濕的涂料組合物在霧化器上的沉積停止和含水清洗液達(dá)到之間有一個(gè)小的時(shí)間間隔，但是是短暫的。然而，用基于乳液聚合物的粘合劑這樣做需要非常仔細(xì)的定時(shí)，因?yàn)橥苛辖M合物的沉積停止或中斷后不久立即在霧化器上形成聚結(jié)的乳液聚合物薄膜。優(yōu)選所使用的定時(shí)確保濕涂料組合物的沉積停止或中斷之前含水清洗液到達(dá)。對(duì)于圖6中所討論的流動(dòng)定時(shí)，在霧化器旋轉(zhuǎn)時(shí)，僅將導(dǎo)電性流體送入靜電涂敷裝置。跡線P、W、OS和CA示出了另一個(gè)操作模式，其中，水的流動(dòng)開(kāi)始于時(shí)間J，此后不久涂料的流動(dòng)在時(shí)間K時(shí)停止。在水漂洗(繼續(xù)直到時(shí)間M)結(jié)束前不久，有機(jī)溶劑的流動(dòng)開(kāi)始，如時(shí)間L時(shí)跡線OS從低位變?yōu)楦呶凰?。在時(shí)間N時(shí)，有機(jī)溶劑的流動(dòng)停止，并被壓縮空氣代替，該壓縮空氣干燥霧化器并在該裝置附近的有機(jī)溶劑供給管線中重新建立電壓阻隔。壓縮空氣的流動(dòng)在時(shí)間O時(shí)停止。當(dāng)有機(jī)溶劑是非極性時(shí)，該操作模式依次為靜電涂布裝置提供導(dǎo)電流體(即，濕的涂料組合物和含水清洗液)，然后是非導(dǎo)電流體(即，非極性有機(jī)溶劑和壓縮空氣)，與此同時(shí)霧化器旋轉(zhuǎn)。使用這種操作模式時(shí)，優(yōu)選地，要小心避免通過(guò)裝置清潔管道來(lái)輸送壓縮空氣，直到霧化器已被徹底清潔。如果需要，空氣可被引入或留在該裝置的運(yùn)送含水清洗液的通道或其它導(dǎo)管，只要打開(kāi)含水清洗液流時(shí)考慮到將所述空氣排出霧化器的時(shí)間即可。然而，優(yōu)選地，含水清洗液的駐留柱保持在裝置通道中，特別是用于含水清洗液的控制閥的下游，并且當(dāng)靜電涂布操作正在進(jìn)行時(shí)沒(méi)有被壓縮空氣吹干或以其他方式除去。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，電隔離的含水清洗液的供給被直接引入到靜電涂布裝置中換色器、傳送模塊、儲(chǔ)蓄器系統(tǒng)的下游或電隔離的濕涂料組合物可用于靜電涂布裝置的其他位點(diǎn)。然而，如果需要，含水清洗液可以在上游引入，例如，在換色器、傳輸塊或儲(chǔ)蓄器系統(tǒng)處或在其之前，要理解的是這樣做會(huì)導(dǎo)致在清洗操作過(guò)程中所加入的涂料組合物浪費(fèi)。因此，直接向靜電涂布裝置提供電隔離的含水清洗液可降低涂料組合物的消耗和浪費(fèi)。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在將濕涂料組合物涂覆到相對(duì)于靜電涂布裝置移動(dòng)(例如經(jīng)過(guò))的目標(biāo)基材之間的時(shí)間間隔期間，流向并位于霧化器上的濕涂料組合物被電隔離的含水清洗液(例如淡水)流所代替。這可以例如在沿著涂布生產(chǎn)線新涂布的目標(biāo)基材離開(kāi)和新的未涂布目標(biāo)基材到達(dá)之間的間隔期間進(jìn)行，或在支撐霧化器的機(jī)器人臂從重復(fù)運(yùn)動(dòng)周期的結(jié)束位置到一個(gè)新周期的起始位置時(shí)進(jìn)行。在將含水清洗液沉積到霧化器上時(shí)，靜電充電可以關(guān)閉或開(kāi)著，并且從霧化器拋射出的含水清洗液的液滴可以指向遠(yuǎn)離附近的目標(biāo)基材的方向，可以指向非關(guān)鍵區(qū)域(例如將隱藏在成品組件中的基材部分)，或者可以指向翻斗或其他容器。這允許更經(jīng)濟(jì)的可聚結(jié)聚合物粘合劑組合物的靜電涂敷，否則如果關(guān)掉濕涂料組合物的流動(dòng)(例如為了減少浪費(fèi))，即使在經(jīng)涂布的基材部件之間很短的時(shí)間間隔，這樣的可聚結(jié)聚合物粘合劑組合物亦會(huì)使旋轉(zhuǎn)式霧化器結(jié)垢。理想地，所公開(kāi)的裝置和方法允許在任何時(shí)間清洗圓盤(pán)，并且無(wú)論涂料組合物的顏色是否變化。因此，所述裝置和方法提供了對(duì)霧化器的沖洗，而不是對(duì)整個(gè)涂布系統(tǒng)的沖洗。所述裝置和方法能夠允許在涂布生產(chǎn)線中進(jìn)行停止或中斷，包括顏色或材料的變化需要進(jìn)行的那些，同時(shí)也避免了將空氣引入裝置通道。這可有利于更快的清潔周期，具有更少的氣泡或泡沫的形成并且涂層材料的浪費(fèi)更少。所公開(kāi)的含水清洗液包含水，該水可以是自來(lái)水、去離子水、蒸餾水、反滲透水或循環(huán)水。水可以在環(huán)境溫度下或冷卻到低于環(huán)境溫度或加熱到高于環(huán)境溫度。優(yōu)選地，大部分(例如超過(guò)50重量％、超過(guò)60重量％、超過(guò)70重量％、超過(guò)80重量％、超過(guò)90重量％或大于95重量％)或所有的含水清洗液是水。然而,如果需要,含水清洗液可以包含本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)理解的各種其它成分，包括表面活性劑、洗滌助劑、苛性堿、酸、消泡劑或有機(jī)溶劑(包括與水混溶的溶劑或親水性溶劑)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也將理解，各種各樣的流量傳感器、壓力傳感器或其他裝置也可以添加到或取代附圖中所示的構(gòu)件，例如，以提供額外的信息或?qū)Σ僮鳁l件的控制，例如以檢測(cè)濕涂料組合物沉積到旋轉(zhuǎn)式霧化器的計(jì)劃外或意外的停止或中斷。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也將理解，可以采用更多、更少或其它的控制和管道布置來(lái)操作所公開(kāi)的裝置。請(qǐng)參考可用的服務(wù)手冊(cè)，包括由 ITW Ransburg Electrostatic Systems 為其 AER0BELL 33、AEROBELL 33R、AER0BELL A1238UEVOLVER 303、MMA-303、TURBODISK 和 TURBODISK 2 旋轉(zhuǎn)式霧化器所提供的那些以及由Exel North America為其CYCL0MIX EXPERT和CYCL0MIXMULTIAER0BELL 33電子定量系統(tǒng)提供的那些，用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明可被改進(jìn)的各種設(shè)備和各種控制和管道布置。例如，許多靜電涂覆器具有有機(jī)溶劑和空氣的供給管線。對(duì)于其中涂布器僅用于可以單獨(dú)使用含水清洗液進(jìn)行充分清洗的濕涂料組合物的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，用于清洗的有機(jī)溶劑的進(jìn)一步使用可能是不必要的。在這種情況下，現(xiàn)有的溶劑供應(yīng)管路可以通過(guò)用電隔離的含有含水清洗液的容器替換現(xiàn)有的、通常接地的溶劑供給源來(lái)改進(jìn)?？赡苄枰~外的措施，包括使原來(lái)的溶劑供應(yīng)管路的剩余部分電隔離。所得到的經(jīng)改進(jìn)的涂覆器也可以用于將含水清洗液經(jīng)由改進(jìn)的溶劑供應(yīng)管路送至霧化器。所述方法和裝置可用于將含有水性可聚結(jié)的聚合物粘合劑的濕涂料組合物涂覆到各種適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電基材，包括金屬和合金；導(dǎo)電的經(jīng)電鍍或涂布的塑料基材，包括熱塑性材料、熱塑性復(fù)合材料、熱塑性包覆材料、熱固性材料、熱固性復(fù)合材料、熱固性包覆材料、木材材料、經(jīng)浸潰的木材材料和木制材料。示例性的金屬包括鋁、黃銅、銅、鐵、銅鉛合金、鋼、錫和鋅。示例性的熱塑性聚合物例如可以包括乙烯基塑料(PVC)、聚苯乙烯(PS)、熱塑性聚烯烴(TPO)(諸如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP))、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、尼龍，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或其他聚酯、以及本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其他熱塑性塑料。示例性的熱塑性復(fù)合基材可以包括上述熱塑性聚合物中的任意一種加上增強(qiáng)填料、由包括玻璃纖維(例如通過(guò)拉擠制成的復(fù)合物)、天然織物和纖維(例如棉)、碳纖維和織物、木纖維和各種木材副產(chǎn)物制成的繩股或紡織的或無(wú)紡的網(wǎng)布(web)，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其他復(fù)合增強(qiáng)材料。示例性的熱塑性包覆基材可以包含部分的或完整的殼以及實(shí)心的、發(fā)泡的或中空的芯，其中所述殼含有一種或多種上述的熱塑性聚合物或熱塑性復(fù)合材料，并且所述芯由木材、金屬、塑料或本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其他材料制成。示例性的熱固性聚合物例如可以由氰酸酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂和硫化橡膠制成。所公開(kāi)的方法和裝置可以使用上述的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/360,804中公開(kāi)的雙組分水性涂料體系來(lái)代替之前在基材上所用的溶劑型或水性漆料體系(例如來(lái)自AkzoNobel Coatings Inc.的 CHEMCRAFT 罩面漆，來(lái)自 AquaSurTech Coating Products,N. A.的 AQUASURTECH 涂料、來(lái)自 PPGIndustrial Coatings 的 FLEXACHR0N 罩面漆體系以及來(lái)自Sherwin-Williams Company的POLANE SOLAR 光反射聚氨酯瓷漆。所公開(kāi)的被涂制品可以用于各種各樣的目的。具有代表性的最終用途應(yīng)用包括運(yùn)輸車(chē)輛，包括轎車(chē)、卡車(chē)，火車(chē)和輪船；建筑元件，諸如窗、門(mén)、壁板、百葉窗、貼面、造型裝飾物、門(mén)窗框和用在開(kāi)口上或開(kāi)口周?chē)钠渌粰跅U；家具；細(xì)木工家具(cabinetry) ;±嗇壁；天花板；蓋板和其他地板，包括工程地板、蓋屋板、船用貼面或其他建筑部件。通過(guò)如下非限制性實(shí)例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，其中所有份都是重量份，百分率是重量％，除非另有聲明。實(shí)施例1將如下表I所示的組分A組合并混合成均勻的分散體。然而將所得組分A與組分B多異氰酸酯混合，從而提供黑色的含有乳液聚合物的非紅外吸收性涂料組合物表I
權(quán)利要求
1.一種用于靜電涂布目標(biāo)基材的方法，該方法包括a)使包含水性可聚結(jié)聚合物粘合劑的電隔離的濕涂料組合物流經(jīng)與靜電涂布裝置受控流體連通的第一流體管道，并且流入所述靜電涂布裝置，所述靜電涂布裝置包括靜電充電的旋轉(zhuǎn)式霧化器；b)將足夠的涂料組合物沉積到旋轉(zhuǎn)式霧化器上，從而使靜電充電的涂料組合物的液滴拋射到所述目標(biāo)基材上，并在其上形成涂層；c)在所述涂料組合物在所述旋轉(zhuǎn)式霧化器上的沉積被停止或中斷之前，使電隔離的含水清洗液流經(jīng)與所述裝置受控流體連通的第二流體管道，并且流入所述裝置；d)在所述涂料組合物在所述霧化器上的沉積被停止或中斷之前或在所述涂料組合物在所述霧化器上的沉積被停止或中斷之后的足夠短的時(shí)間之內(nèi)，將所述含水清洗液沉積到所述霧化器上，從而不會(huì)在所述霧化器上累積聚結(jié)的聚合物粘合劑膜。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述涂料組合物包括使用反應(yīng)性、可交聯(lián)的或可聚合的粘合劑的多組分涂料體系。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述涂料組合物包含乳液聚合物。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述涂料組合物包含膠乳。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述涂料組合物包含小于IOwt.%的揮發(fā)性有機(jī)化合物。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述霧化器包含圓盤(pán)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述霧化器包含鐘狀物。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，超過(guò)50重量％的所述含水清洗液是水。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述含水清洗液包含表面活性劑、洗滌助劑、苛性堿、酸、消泡劑或有機(jī)溶劑。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述涂料組合物和所述含水清洗液都是導(dǎo)電的。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括將環(huán)境溫度的含水清洗液沉積到所述霧化器上。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括將高于環(huán)境溫度的含水清洗液沉積到所述霧化器上。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括使用壓力罐向所述第二流體管道供應(yīng)所述含水清洗液。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括使所述含水清洗液流經(jīng)傳送模塊。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括在停止或中斷所述涂料組合物在所述霧化器上的沉積之前，將所述含水清洗液沉積到所述霧化器上。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括每當(dāng)所述霧化器旋轉(zhuǎn)時(shí)，便將濕涂料組合物或含水清洗液沉積到所述霧化器上。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括在靜電涂布期間在所述第二流體管道中保持含水清洗液的駐留柱。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括停止或中斷涂料組合物的沉積而不將空氣引入所述第一和第二流體管道。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括在相對(duì)于所述靜電涂布裝置移動(dòng)的目標(biāo)基材的靜電涂布之間的間隔期間，將含水清洗液沉積到所述霧化器上。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括停止或中斷涂料組合物的沉積并且將所述涂料組合物變?yōu)榫哂胁煌伾耐苛辖M合物。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括停止或中斷涂料組合物的沉積，而不使用有機(jī)溶劑來(lái)清洗所述霧化器。
22.一種靜電涂布裝置，其包括可旋轉(zhuǎn)的、可靜電充電的霧化器和流體流量控制單元， 其中a)所述裝置與第一流體管道流體連通，所述第一流體管道可控地為所述裝置提供包含水性可聚結(jié)聚合物粘合劑的電隔離的濕涂料組合物，并且所述裝置與第二流體管道流體連通，所述第二流體管道可控地為所述裝置提供電隔離的含水清洗液；并且b)所述流體流量控制單元可操作地連接并配置為i)在所述霧化器旋轉(zhuǎn)并被靜電充電的同時(shí)，可控地將所述濕涂料組合物沉積到所述霧化器上， )在所述涂料組合物在所述霧化器上的沉積被停止或中斷之前，使所述電隔離的含水清洗液可控地流經(jīng)第二流體管道并且流入所述裝置，并且進(jìn)一步可操作地連接并配置為，在涂料組合物在所述霧化器上的沉積被停止或中斷之前或在涂料組合物在所述霧化器上的沉積被停止或中斷之后的足夠短的時(shí)間之內(nèi)，將所述含水清洗液可控地沉積到所述霧化器上，從而不會(huì)在所述霧化器上累積聚結(jié)的聚合物粘合劑膜。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其包含使反應(yīng)性、可交聯(lián)的或可聚合的粘合劑與多組分涂料體系的一種或更多種附加組分結(jié)合的混合設(shè)備。
24.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述霧化器包含圓盤(pán)。
25.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述霧化器包含鐘狀物。
26.如權(quán)利要求22所述的裝置，其將導(dǎo)電的濕涂料組合物和導(dǎo)電的含水清洗液沉積到所述霧化器上。
27.如權(quán)利要求22所述的裝置，其將環(huán)境溫度的含水清洗液沉積到所述霧化器上。
28.如權(quán)利要求22所述的裝置，其將高于環(huán)境溫度的含水清洗液沉積到所述霧化器上。
29.如權(quán)利要求22所述的裝置，其包括與所述第二流體管道流體連通的壓力罐。
30.如權(quán)利要求22所述的裝置，其包括用于供應(yīng)所述含水清洗液的傳送模塊。
31.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述流體流量控制單元可操作地連接并配置為， 在停止或中斷將涂料組合物沉積到所述霧化器之前，將含水清洗液可控地沉積到所述霧化器上。
32.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述流體流量控制單元可操作地連接并配置為， 每當(dāng)霧化器旋轉(zhuǎn)時(shí)，便將濕涂料組合物或含水清洗液沉積到所述霧化器上。
33.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述流體流量控制單元可操作地連接并配置為， 在靜電涂布期間在所述第二流體管道中保持含水清洗液的駐留柱。
34.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述流體流量控制單元可操作地連接并配置為， 停止或中斷涂料組合物的沉積而不將空氣引入所述第一和第二流體管道。
35.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述流體流量控制單元可操作地連接并配置為， 在相對(duì)于所述靜電涂布裝置移動(dòng)的目標(biāo)基材的靜電涂布之間的間隔期間，將含水清洗液沉積到所述霧化器上。
36.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述流體流量控制單元可操作地連接并配置為， 停止或中斷涂料組合物的沉積并且將所述涂料組合物變?yōu)榫哂胁煌伾耐苛辖M合物。
37.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述流體流量控制單元可操作地連接并配置為， 停止或中斷涂料組合物的沉積，而不使用有機(jī)溶劑來(lái)清洗所述霧化器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于靜電涂布目標(biāo)基材的方法，該方法包括使包含水性可聚結(jié)聚合物粘合劑的電隔離的濕涂料組合物流入靜電涂布裝置(100)，將所述涂料組合物沉積到靜電充電的霧化器(104)上，從而位于目標(biāo)基材上，在涂料組合物在旋轉(zhuǎn)式霧化器上的沉積被停止或中斷之前，使電隔離的含水清洗液流入所述裝置，并且在涂料組合物在所述霧化器上的沉積停止或中斷之前或足夠短的時(shí)間之內(nèi)或之后，將所述含水清洗液沉積到霧化器上，從而使得聚結(jié)的聚合物粘合劑膜不會(huì)在該霧化器上累積。
文檔編號(hào)B05B12/14GK103025436SQ201180035719
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者布蘭·L·馬蒂, 海蒂·M·特納, 拉里·L·何芬達(dá)爾, 安德烈亞·安德森 申請(qǐng)人:威士伯采購(gòu)公司