CN101522316A - 应用化学涂料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种使得用于布置在水中的金属结构防污的方法，所述方法包括：在所述金属结构上提供清洁的表面，将粘结涂层应用到所述表面，和将热塑性顶涂层应用到所述粘结涂层。

Description

应用化学涂料的方法

发明领域

本发明涉及化学涂布技术，更具体地涉及应用热塑性涂料的方法，还更具体地涉及用防污涂料涂布暴露到海水的表面的方法。

发明背景

涂料被用于各种表面以保护表面。例如，涂料用于防水和绝缘并防止腐蚀、生锈、腐烂、水渍、污垢、燃烧、以及其它类型的表面劣化和损坏。表面可以包括但不限于金属、木头、混凝土或合成品，举例来说为例如复合材料、瓷砖、泡沫、玻璃纤维、PVC、塑料等。表面的几个例子可以是汽车、管道、管路、船只、家具、桶罐、结构(例如地板、屋顶、装饰等)的表面。重要的是，涂料是有效的，应用和维护起来是便宜的，并具有延长的寿命。

在涂料的一个应用中，暴露到海水或包含海洋有机体的水的表面易于受到污染。例如，将船只的外壳设计成以最小的阻力劈开水，以最大效率的风能或机械能来驱动船只。除了水力设计，外壳应该是清洁和光滑的。然而，随着时间(通常相对迅速)，船只的外壳或其它暴露表面开始受到所有类型的有机材料和无机材料污染，即有机体附着到暴露表面上。其它暴露到水中的结构也可能受到污染。藤壶、苔藓虫、软件动物、蚌类、环节动物、被囊动物、藻类、粘液和水螅虫组成了最常见类型的污染海洋有机体。

后果是严重的。污染使曾经光滑的外壳变得极为粗糙，促进腐蚀，弱化外壳，最终减少船只的可操作性并增加迟缓性。多米诺效果是明显的——燃料消耗增加(在一些情况下增加高至30％)，这引起经济后果(例如增加燃料成本)和环境后果(例如增加温室气体)两者。毫不意外，大量注意力已经投向这个问题。

历史上，一种解决方法是经常擦洗或冲击外壳清洁以除去污染。然而，这种麻烦的操作耗时而且昂贵。此外，经常擦洗外壳可能导致弱化外壳。控制和/或防止污染的最广泛接受的方法是在表面上应用一些类型的防污涂料。普通的防污涂料包含一定量的金属，例如铜、铝或锡，这些金属是有机体讨厌的，甚至有毒。作为额外的益处，涂料还防止腐蚀。

多年来防污组合物是已知的。尽管这些防污组合物是一种改良，但它们不代表完美的解决方案。直到今天仍存在几个问题，例如难以平坦地应用涂料，难以处理材料，需要有效、恒定和耐用的设备来应用材料，和涂料因为不能粘附到表面上而声名狼藉的事实。例如，美国专利2,602,752公开了由美国海军设计用于防止船只外壳污染的防污组合物。事实上，美国专利2,602,752开发的组合物实现了最小的成功，因为涂料难以粘附到金属船只外壳上，并且因为难以获得平坦、光滑、均匀的涂层。这部分是由于高固体含量。美国专利2,602,752所述的材料本质上具有基本100％的固体含量。油漆通常具有约50-60％的固体含量，其它防污组合物具有约60-75％的固体含量。

此外，防污化学品和喷雾技术需要高处理温度，例如大于或等于约300℉，以减少粘度并保持材料流动。这些高温产生困难的装备和处理要求。也就出现了新问题。

目前市场上的防污涂料会将毒性金属化合物沥滤到水中。毒性金属化合物在短时期内的高沥滤不会必然污染水。管理机构试图限制在指定时间内可以发生的沥滤量，例如对于金属铜，瑞典的规定要求小于55μg/cm²/天，加拿大要求小于40μg/cm²/天。此外，高沥滤导致缩短涂料寿命，即一旦沥滤掉毒性化学品，涂料将不再抵御污染有机体。因此，具有更低但有效沥滤率的涂料可以提供更长和延长寿命的额外益处。

此外，目前市场上的涂料的寿命相对短暂，因为船只必须以约每18个月的频率驶入干船坞进行清洁。目前用于应用防污涂料的方法要求将船只在干船坞中停留几周。通常，所述方法包括约一天将船只冲洗干净，至少一天给外壳打上底料，几天使底料完全干燥，接下来最少两周用防污油漆涂布外壳。必须涂布五至六次，每次涂布都包括约一天应用和约两天干燥。每天对于船主都是重大的损失，因为他们付费进入干船坞，并由于船只没有运行而损失金钱。

此外，现有领域的防污涂料中存在的有机化合物具有污染问题，它们需要挥发性有机化合物(VOC)来帮助应用和干燥。

目前，关于使用防污涂料仍存在两个重要的关注领域，即如何在涂料和金属表面之间获得更好的结合，以及如何获得更有效和更多产的构件来应用涂料，尤其是在更高的温度下。因此，在本领域中需要进行改良。本发明解决了现有技术的上述缺陷。

优选实施方案概述

本发明涉及应用防污涂料的方法，还更具体地涉及用多层防污涂料涂布暴露到海水的表面的方法。本发明的方法同样可用于涂料有用的其它应用，例如阻燃或抗腐蚀涂料。因此，尽管优选实施方案讨论了涂布暴露到海洋有机体的表面，但其它应用是预期的并处于本发明的精神内。

优选地，本发明用于涂布表面的方法包括如下步骤：清洁表面，向经清洁的表面应用底涂层或粘结涂层，和最终应用包含防污化合物的顶涂层或外涂层。合适的表面包括但不限于金属、木头、泡沫、玻璃纤维、塑料及其组合。优选的粘结涂层包括含有固化剂和树脂的两部分环氧涂层。在环境条件下使用喷雾技术将粘结涂层直接应用到清洁金属上。粘结涂层结合到表面上，并优选被这样应用以在表面上获得3-4密耳的总干层厚度。在粘结涂层完全固化前，应用外涂层或顶涂层。与将防污涂料直接应用到表面上相比，在使粘结涂层完全固化之前将外涂层沉积到粘结涂层上，这允许两种涂料在其界面处相互作用和/或反应以与表面产生强结合。

顶涂层包括防污化学化合物。因为优选的顶涂层是热塑性材料，因此在环境温度下通常是固体，只在高温下才具有减少的粘度，顶涂层的应用需要比粘结涂层更高的处理温度。优选的温度是防污涂料的具体化学组成(例如熔化温度和粘度)和/或应用涂料时的环境条件的函数。顶涂层的温度还影响粘结涂层的固化速率和/或反应速率。优选的热塑性顶涂层必须被预热至大于或等于140℉的温度以变成流体，更优选温度大于或等于175℉。

防污顶涂层是不同化合物的混合物，所述化合物包括但不限于金属化合物、硫化物、橡胶、松香、各种蜡和其它惰性材料如色素。优选的顶涂层描述于美国专利2,602,752中。优选将顶涂层如下应用以获得20密耳至30密耳的顶涂层厚度。优选地，将顶涂层应用为每层约5～10密耳的层，直到达到需要的最终厚度为止。

本发明的涂布方法具有许多优点。粘结涂层使得金属表面和顶涂层产生更强的结合，导致更粘合的涂料。使用粘结涂层还产生更快的干燥时间和多个涂层的应用之间所需的更少时间。因此，停运时间或在干船坞中的时间显著减少，因为所述方法只用几小时或几天而不是几周或几个月，这减少了成本并增加了船只运行时间。与所述方法相关的低时间要求允许更容易的处理和所使用的装备的更大灵活性。粘结涂层还为外壳防水，从而防止腐蚀和其它损坏。

本发明的另一个优选实施方案包括使用本文所述的设备应用防污涂料。所述优选实施方案包括使用含有固体处理器、液体处理器和液体应用器的完全温控体系应用涂料。固体处理器包括用于加热在室温下为固体的热塑性化学混合物的一种或多种构件，使热塑性化学混合物可以流经温控导管或软管进入液体处理器。液体处理可以在温控的夹套加热容器中进行，所述容器包括用于保持混合物均匀的构件。热夹套提供将组合物保持为液相所需的热。调温泵站或泵台用于通过温控和加热的软管将均匀混合物从液体处理器转移到液体应用器，以将均匀的液体混合物均匀涂布到表面上。优选的液体应用器将液体涂料加压，引起顶部涂料流经加热软管和喷枪，以将顶涂层喷洒到先前应用至经清洁表面的正在固化的粘结涂层上。

本发明的优选实施方案还包括用于在顶涂层的整个制备和应用过程中，将热塑性顶涂层内的金属化合物保持为悬浮液的构件。液体处理器持续搅拌顶涂层以防止金属化合物从顶涂层的液体混合物中沉淀出来。此外，当顶涂层从液体处理器流出，经过泵站，到达喷枪时，液体应用器还持续机械剪切顶涂层，从而将涂料中金属化合物的均匀悬浮液应用到表面的粘结涂层上。

包括依照本发明的设备的本文公开方法具有几个优点。独特的设计将热塑技术与修整技术组合，防止金属防污剂从顶涂层中沉淀出来，并且允许像罩面漆一样应用顶涂层。换句话说，在沉积涂料的物理厚度和整个涂料内的化学品分布两方面，都可以均匀和恒定地应用顶涂层(即更均匀的涂料)。所需的相对小尺寸的设备允许更机动的过程。

应用防污热塑性涂料的另一个优选实施方案包括：加热防污混合物以将混合物保持为液体，搅拌液体，和将经搅拌的液体应用到已经用粘结涂层打底的表面上。

附图简述

本发明的其它目的和优点将从下列描述中显现。

为了本发明优选方法和设备实施方案的详细描述，现在将参考附图，附图显示用于应用依照本发明的防污热塑性涂料的温控体系。

尽管本发明容许各种修改和替代形式，但附图举例显示了其具体实施方案，而且本文将详述这些具体实施方案。然而应该理解，附图及其详述并非用于将本发明限于所公开的特定形式，而是相反，本发明将覆盖落入由所附权利要求书限定的本发明范围内的所有修改、等价物和替代物。

优选实施方案描述

本发明涉及应用热塑性涂料的方法，还更具体地涉及用防污涂料涂布暴露到海水的表面。在优选实施方案中，本发明将被描述为用于暴露到海洋有机体或海水的表面。然而，本发明具有其它已知用途，例如绝缘材料、抗腐蚀材料和阻燃材料。认为最终用途对于本发明并不重要，除非在特定实施方案中有明确主张。相反，认为所描述和主张的方法和相关设备可用于要求或将受益于所述涂料的任何特定最终用途。

几个实施方案还包括：使用应用热塑性涂料的设备。优选设备包括含有固体处理器、液体处理器和液体应用器的完全温控体系。所述体系在整个方法中使热塑性涂料内的金属化合物保持悬浮，以向表面提供均匀的涂料并保持涂料的温度，以允许像修整材料一样应用涂料。结果是粘附到粘结涂层并均匀应用到表面上的热塑性顶涂层。

因此，本发明涉及应用热塑性涂料的方法和设备。本文显示了本发明的具体实施方案，要理解本公开被认为是本发明原理的示例，并非用于将本发明限于本文所示和所述的内容。尤其是，本发明的方法和相关设备将被描述为用于将防污涂料应用到船只表面上。然而，本发明不限于该应用，而且本发明容许不同形式的实施方案。同样，除非明确说明，认为步骤的顺序并不重要。下面讨论的实施方案的不同教导可以独立使用或以任何合适的组合使用，以产生所需的结果。

说明书将遵循下列定义。在用于本文时，术语“粘结涂层”和“底涂层”是互换使用的。同样，术语“顶涂层”和“外涂层”在本文中也是互换使用的。除非另有明确说明，本文提及的“表面”指基底的表面或要涂布的表面，而非涂料曾沉积的外表面。术语“防污”指防止污染的能力，优选防止在船只底部蓄积沉积物例如藤壶和其它海洋有机体。术语“防污”也可以在一般意义上用于描绘作为产品的顶涂层、或粘结涂层和顶涂层的组合。在用于本文时，术语“修整技术”意味着能够在等于或小于约150℉的温度下可均匀地应用于表面的修整材料的用途，所述修整材料通常为油漆；还包括在等于或小于约150℉的温度下将修整材料均匀地应用到表面上的方法和装备，例如喷雾装备。本领域技术人员将理解，“毒性化学品”是通过物理作用(防止附着)或生物学作用(杀灭)防止蓄积海洋有机体的任何化学品，这些毒性化学品优选工业领域已知的金属化合物，本文提供了其例子。“日槽”可以用于指任何贮存槽。“伴热”是沿着其长度控制其温度的韧性导管或软管。“热塑性材料”应该尽可能宽泛地理解为本领域允许的一般定义，具体包括但不限于在环境温度下为固体的化学混合物，并且包括在加热时可以熔化或弯曲，但在冷却时变成刚性，在重新加热时又可以熔化或弯曲的蜡。热塑性材料中的术语“塑性”指材料在特定温度下的柔性，并非意味着所述材料包括塑料。

在下面的描述中，在整个说明书和附图中分别用相同的参考数字标示相似的部件。附图不一定是按比例绘制的。可以以放大的比例或示意形式表示本发明的某些特征，并且为了清晰和简洁，可以不显示常规元件的一些细节。

本发明的优选实施方案包括用于将热塑性涂料应用到所选表面上的方法和用于应用所述涂料的相关体系。优选地，用于涂布表面的方法或过程包括如下步骤：清洁表面(如果必要)，应用底涂层或粘结涂层，和最终应用更优选包含防污化合物的热塑性顶涂层或外涂层。将理解新表面可能需要或不需要被“清洁”。通常，“清洁”涉及表面和表面在涂布时所处的状况。新表面可能只需要擦拭清洁或进行一些除去散灰或碎片的其它构件，例如简单的空气清洁或表面漂洗。其它表面可能需要仔细的洗涤。在应用防污涂料时，遭受生物污染的表面，例如表面附着机体的表面将需要擦除或以其它方式除去有机体和其它污染材料。喷沙是清洁一些金属表面的有效方法；然而，这种实践在船舶外壳方面被大大限制，已经被喷水清洗或干冰清洗所替代。

清洁的方法还可以极大地取决于要涂布表面的类型。本领域普通技术人员将理解，要涂布的表面对于本发明并不重要，除了在选择合适的清洁方法时它确实是要考虑的因素。合适的表面包括但不限于金属、木头、复合材料、泡沫、玻璃纤维、塑料及其组合。

在清洁表面后(如果需要)，应用粘结涂层。优选将粘结涂层直接沉积到清洁的干燥表面上。将粘结涂层喷涂到表面上是优选的沉积方法。对于5密耳或更小、还更优选3至4密耳的优选总干层厚度，粘结涂层可以被应用成一层或多层，优选仅一层。

优选的粘结涂层包括环氧涂层。环氧粘结涂层与顶涂层反应或相互作用以实现与表面的结合，为总体涂料提供柔性和热稳定性并提高总体涂料的防水能力。环氧化学性质和组合物在本领域中是公知的。本发明的优选环氧涂层包括含有至少固化剂和树脂的两部分环氧涂层。更优选的环氧涂层是包括双酚树脂的环氧涂层，甚至更优选包括双酚-A型树脂的环氧涂层。

在本发明的一个优选实施方案中，粘结涂层是由低聚聚胺固化剂和聚合物树脂组成的环氧涂层。聚合物树脂包括75％wt.苯酚、带有2，2’-[(1-甲基亚乙基)双(4，1-亚苯基氧亚甲基)]双[环氧乙烷]的4，4’-(1-甲基亚乙基)双-聚合物和25％wt.溶剂(主要由二甲苯和少量苯组成)。具体而言，这种固化剂和树脂作为EPIKURE^TM Curing Agent 3164(也称为EPI-CURE^TM 3164)和EPON^TM Resin 1001-X-75(也称为EPI-REZ^TMResin 2136)出售。这两种组分都由Resolution Performance Products出售。这种环氧剂型提供了均匀和恒定的涂料，所述涂料具有高度的韧性和柔性以及优良的抗化学性和抗腐蚀性。尤其是，包括芳环的环氧涂层有助于防止收缩，以避免破裂并使固化的涂料更柔韧。环氧涂层与表面和优选的顶涂层形成强结合。

优选使用喷雾技术应用粘结涂层。无论沉积方法如何，优选在沉积前混合环氧组分(固化剂和树脂)。通常，在初始混合后时，环氧组分在环境条件下为流体。温度只需温暖到足够使环氧树脂处于流体的形式，从而能够容易地应用，优选喷洒它。然而，一旦混合，环氧组分将立即开始固化而产生“贮存期”或“胶凝时间”。如果不立即使用，环氧组分将在它所处的容器或罐内固化并硬化。因此，优选在一定的时间段内应用(例如喷洒)粘结涂层，以确保它处于液体形式而不会在罐内硬化或固化。普通技术人员将理解，通过调整所用固化剂与树脂的比率，可以在某种程度上操控贮存期。然而，如果比率偏离化学计量太远，则固化可能不完全。优选环氧组分的贮存期长到足够将环氧组分应用到表面上，更优选贮存期为至少约60分钟。

顶涂层是热塑性材料并包括防污化学化合物。顶涂层或防污涂层是不同化合物的混合物，这些化合物包括但不限于金属化合物、硫化物、橡胶、松香、各种蜡和其它惰性材料如色素。具体的防污组合物对本发明并不重要，然而，组合物优选包含一定量的金属，例如铜、铝或锡，这些金属是有机体讨厌的，甚至有毒。

尽管环氧涂层在某些涂料应用中被用作底漆，但它们的用途是作为应用修整材料如油漆的底漆。油漆总体上对环境有毒并且在室温下不是固体，也就是说油漆可以在室温下喷洒。本发明热塑性组合物所需的升高温度要求额外地考虑涂料的潜在固化问题、粘附关系、化学相互作用和长期耐受性，这些都是现有技术的缺陷。

本发明的优选热塑性防污组合物被描述于美国专利2,602,752，该文献被全文引入本文作为参考。因此，本发明的防污组合物包括：

 

	范围(wt％)	优选(wt％)
			松香	36.67～41.67	41.67
石蜡	4.44～8.00	4.44
			地蜡	2.38～4.55	2.38
亚油酸铜	13.64～24.0	13.64
			氧化亚铜	32.46～37.8	32.46
惰性色素(abestine)	0～5.41	5.41

在加热时，蜡组分(尤其是石蜡)有助于将组合物的粘度减至合适的喷洒浓度。此外，蜡提供更韧性的薄膜或涂料。松香作为粘结成分。氧化亚铜是毒性剂。硅酸镁(abestine)促进更好的悬浮并改进组合物的沥滤作用。因此，这种优选的防污组合物在室温下基本上具有100％的固体含量。本发明的优选防污组合物在室温下包括大于或等于约75％的固体含量。因此，优选防污涂料基本上不存在VOC问题。本发明的优选防污组合物包括小于或等于约2％，优选小于或等于约1％的VOC含量。

本发明涂料的这种优选防污组组合物具有小于或等于约10μg/cm²/天，更优选小于或等于约3μg/cm²/天的优选平均沥滤速率，这对于现有技术的涂料是明显的改进。根据ASTM D6442-03确定平均沥滤速率。因此，由于优选顶部涂料在沥滤对水生有机体有毒的金属化合物方面的长寿命，它与现有技术相比具有延长的寿命，并将在更长的时间内作为有效的防污剂。

用于顶涂层的热塑性组合物在环境温度下是固体。因此优选顶涂层的应用需要比底涂层更高的处理温度。优选温度是热塑性组合物的熔化温度和粘度和/或顶涂层应用时的环境条件的函数。优选顶涂层的温度还影响粘结涂层在其界面处与顶涂层的固化速率和/或反应速率/相互作用速率。优选地，起初将优选顶涂层预热至大于或等于140℉，更优选大于或等于175℉的温度，以获得优选热塑性顶涂层的流动性。在应用前，升高优选顶涂层的温度，以获得粘度，从而允许像修整材料如油漆一样应用顶涂层，即大于或等于250℉和高至325℉。这种高温使顶涂层获得顶涂层粘度，该粘度允许就在沉积前均匀地混合它，将它保持为流体以易于应用，并允许均匀、平坦的喷洒图案，避免将顶涂层应用成在表面上形成鼓泡或在重力下塌陷。

优选在粘结涂层全部固化前应用外涂层或顶涂层。在粘结涂层完全固化前沉积外涂层使这两种涂料在它们的界面处相互作用和/或反应以在相互之间产生强结合，并因此对外壳产生强结合，这与单独使用防污涂料有所区别。尽管粘结涂层具有约一小时的贮存期，但完全固化需要12小时或更多时间。因此，可以在将粘结涂层沉积到表面上长达12小时后，优选小于或等于约10小时后，更优选小于或等于约一(1)小时后，甚至更优选在应用粘结涂层几分钟后，应用顶涂层。然而，优选仅在粘结涂层已固化成粘性或胶粘状态后应用顶涂层。

顶涂层的温度对于顶涂层与粘结涂层的反应速率或相互作用速率有直接影响。一旦应用了顶涂层，来自顶涂层的热就将升高粘结涂层的固化速率，粘结涂层将因此快速硬化。顶涂层能够在约一小时内结合至粘结涂层，并能够在几小时内硬化。据信通过在粘结涂层完全固化前将顶涂层应用到粘结涂层上，会在粘结涂层和顶涂层的界面处产生额外的结合(即氢键、共价键和/或离子键)以形成更强的结合。因此，粘结涂层与顶涂层和表面结合到一起，以使顶涂层粘附到表面上。顶涂层在24小时内变硬。因此，船只通常可以在完成船只外壳涂布一天内驶回水中。

优选将顶涂层应用成具有约10密耳至约40密耳，更优选约20密耳至约30密耳范围内的总顶涂层厚度，还更优选约20密耳的总顶涂层厚度。优选地，将顶涂层应用成每层约5～10密耳的层，直到获得所需的最终厚度为止。当应用多个顶涂层时，使每层冷却后再应用另外的层。然而，层无需完全冷却或固化。优选使层冷却约15分钟，优选约30分钟，然后应用另外的层。然而，应该理解各层应用相隔的实际时间将取决于应用时出现的天气状况。例如在实践中，可能一次涂布100平方英尺表面。如果只使用一个喷雾器，在完全应用第一涂层之前，顶涂层可能冷却到足够开始应用第二涂层。

本发明的另一个实施方案包括：根据本文所述的方法，使用设备或相关体系应用热塑性涂料。优选实施方案通常包括具有固体处理部件的热塑阶段组件、以及具有液体处理部件和液体应用部件或修整组件的修整阶段组件。热塑阶段组件和修整阶段组件两者都是完全温控的。具体参考附图，其中显示了用于应用化学涂料的完全温控体系的优选实施方案，该体系包括热塑阶段的固体处理组件100、以及修整阶段的液体处理组件120和液体应用器组件130。

液体处理组件100包括用于液化热塑性组合物和/或防污组合物的构件，例如通过将组合物加热到充分熔化固体组合物，从而使它可流动。如前所述，优选防污组合物在环境条件下是固体。固体组合物可以作为固体110买到或购得，它可以整个放入固体处理组件如鼓式卸载机105内。鼓式卸载机105包括用于加热固体110的构件，使得固体110在鼓式卸载机105内熔化。鼓式卸载机105可以包括能够熔化固体防污组合物的任何合适的现有装备。

鼓式卸载机105内的温度优选高到足够减少固体组合物的粘度，使得它变得可流动。鼓式卸载机105的合适的设定温度通常在约140℉至约175℉的范围内，更优选在约145℉至约150℉的范围内。

超出使固体组合物可流动所需的温度是不理想的。热塑性材料，如优选的防污组合物，具有降解的可能(degradation code)。温度越高，热塑性材料降解的倾向越大。因此优选将鼓式卸载机105内的温度保持在提供所需粘度使防污组合物流入液体处理组件120所需的最低温度。鼓式卸载机105内的温度越低，热塑性材料降解的倾向越小。

一旦固体防污组合物在热塑阶段组件100内熔化并可流动，就将它转移到修整阶段组件的液体处理组件120内。修整阶段组件提供流动通道，以从热塑阶段组件将顶涂层运输到要涂布的表面上。修整阶段组件是完全温控的，以将顶涂层保持在优选的温度范围内，从而使顶涂层作为修整材料离开修整阶段组件，并能够被均匀和恒定地应用到表面上。修整阶段组件还保持顶涂层的均匀性，从而顶涂层离开修整阶段组件时，顶涂层的金属化合物被均匀地分布在整个顶涂层内，因此金属化合物能够被均匀和恒定地应用到表面上。修整阶段组件确保顶涂层使用完全提供防污作用的金属化合物完全覆盖表面，并且确保顶涂层是均匀的并且不会破裂或剥离。

控制面板200连续监测热塑阶段组件100和修整阶段组件120、130并对其发出指令。热塑阶段组件100和修整阶段组件120、130的各种部件分别具有连接到控制面板200的传感器和加热元件。控制面板200包括用于处理从传感器接收的数据的构件，然后包括用于将指令送达加热元件以改变它们的温度以将流经流动通道的顶涂层保持在优选温度范围内的构件。例如，如果传感器或热电偶指示流经特定部件的顶涂层低于优选温度范围，则控制面板200将要求可用的加热元件开启，直到顶涂层达到优选温度范围上部的优选温度为止。

还应该理解，热塑阶段组件100和修整阶段组件120、130的各种部件可以包括其它感应构件，这些感应构件用于感应或测量涉及体系的预定参数，同时这些感应构件连接到控制面板200。例如，各种部件可以包括流量计以测量流经特定部件的顶涂层的流速或体积，或包括压力感应器以测量流经特定部件的顶涂层的流体压力。此外，感应构件可以优选安置在部件内，以确定金属化合物在特定部件内悬浮，从而确保足够均匀的防污组合物。另外，可以使用连接到控制面板200的适当传感器测量液体处理组件120内的流位。

通过伴热导管或软管140，将熔化和可流动的顶涂层从鼓式卸载机105转移到液体处理组件，如日槽120。软管140是温控的，以确保热塑性组合物保持可流动，并确保在将材料从鼓式卸载机105转移到日槽120时不发生固化。控制软管140内部和通路的温度可以包括安置在软管140内部或沿着软管140安置的各种传感器或热电偶(例如111、112)，所述各种传感器或热电偶与控制面板200连接。尽管附图只显示为单个单元，但应该理解可以使用多个鼓式卸载机100，从而能够将可流动的材料持续或近似持续地供应到日槽120内，以满足所涂布表面的应用要求。同样，可以使用多个日槽120，以向液体应用组件130提供持续均匀的供料，从而能够以所涂布表面所需的量应用液化的顶部涂料。

日槽120包括温控构件120以保持日槽120内的足够温度，以使热塑性防污顶涂层的粘度达到修整材料形式的粘度。温控构件121包括环绕日槽120的热夹套122，以将热塑性顶涂层的温度升高并保持在修整材料的温度。将日槽120内的顶涂层保持在足够获得材料粘度的温度，所述粘度允许可向泵站170提供材料的稳定水头压力的流速，如下文详述。日槽120的温控构件121还包括与控制面板相连的温度控制器(例如123)。优选将温度保持在加或减3或4度的范围中。合适的温度可能取决于日槽120内的材料组成。日槽120的优选温度稍高于鼓式卸载机105的优选温度。在优选实施方案中，日槽120的温度包括约245℉至约325℉，更优选约245℉至约275℉的范围。

日槽120受到温度控制并且被搅拌以保持其中的混合物均匀。将日槽120内的材料加热到更大的流体粘度可得到更均匀的混合物。优选日槽120内的防污混合物尽可能均匀。防污混合物内的金属化合物趋于从液体材料中沉降或沉淀出来。因此，在将顶涂层运输以沉积到表面上之前，使用搅拌构件150持续搅拌材料，以保持金属悬浮在顶涂层内。搅拌构件150可以是用于混合和搅拌材料以防止金属化合物从顶涂层中沉降或沉淀出来的任何合适的构件。在优选实施方案中，搅拌构件150包括多个浆叶或推进器152，所述浆叶或推进器152由马达164驱动以混合和搅拌顶涂层。优选推进器152与日槽120的轴154成一定角度旋转。

日槽120可以包括温度监测装置，该装置向加热元件输送稳定的能量，然后向该加热元件输送脉冲能量，从而获得所需的温度。日槽120内的高温RTD(电阻式温度检测器)或热电偶持续监测温度。这些传感器优选向控制面板200提供温度反馈。

在优选实施方案中，日槽120是圆柱形闭合体，具有用于检查、维护和清洁槽120的蛤壳式开口125。日槽120优选包括内部金属槽126和外部金属槽127，形成作为热夹套122的环形室128。外部金属槽127还包括外部绝缘体156。环绕内槽126的环形室或夹套122填充有可加热的液体158，例如油，以作为围绕内槽126内的顶涂层的浴液。可以通过入口162操控环形室内的油位。加热元件128，例如电线，延伸经过热夹套122以保持油受热，这依次加热内部鼓室126内的液体顶部涂料。传感器(例如129)位于环形室122内以监测油的温度。热电偶(例如124)可以延伸到内槽126内的顶涂层中，以监测日槽120内的顶涂层的温度。加热元件128、传感器123和热电偶124连接至或以其它方法联通控制面板200。

日槽120的顶部优选由具有浆叶152的轴的蛤壳式盖子163闭合，浆叶152的轴优选以一定角度伸过日槽的顶部进入内槽。日槽120优选具有圆形底部157。优选实施方案还包括处于日槽120底部的一个或多个排泄孔131，以排泄内槽126和夹套122。还可以存在延伸过外槽127的壁的孔眼162，以用油填充环形室122。

在日槽120的内槽126中，温度可以在不同的位置变化，尤其是来自卸载转鼓100的入口(未显示)处、来自日槽120的顶涂层的出口(未显示)处、或在日槽120的排泄孔131处。重要的是持续监测日槽120内的顶涂层温度，以将离开的顶涂层的温度保持在给定的优选温度范围内，例如约250℉至约325℉。如果离开日槽120的顶涂层不处于优选温度范围内，则控制面板200可以关闭所有部件。重要的是将液体顶部涂料保持在适当的温度下，这是因为在太低的温度下，不能通过液体应用组件130应用顶部涂料，使得顶涂层不能与粘结涂层适当结合，或不能均匀地涂布表面。

应用组件130包括通过伴热软管160和190连接到一起的多个泵站170和应用器180。泵站170、应用器180、以及软管160、190形成一部分流动通道，以将来自日槽120的顶涂层运输到要涂布的表面。这些组件受到温度控制，以将顶涂层的温度保持在一定的温度范围内，并提供用于将金属化合物保持悬浮在顶涂层内的构件。所述构件包括在顶涂层流经流动通道时搅拌和机械剪切顶涂层。

通过伴热软管160将均匀的顶涂层混合物从日槽120进一步经过流动通道运输到温控泵站170。在优选实施方案中，泵站170包括罐170，流出日槽120的顶涂层进入罐170。泵站包括用于将顶涂层从日槽126抽吸到泵站170的泵171。泵171对顶涂层加压。泵171可以是能够温控的任何泵。加热元件或筒172、173安放在泵槽170内部，以将顶涂层的温度保持在优选温度范围内。传感器174也安放在泵站内，以监测泵槽170内的顶涂层的温度。泵171、加热元件172、173和传感器174连接或以其它方式联通控制面板200。使用泵站170将均匀的顶涂层混合物从日槽120经过另外的受热软管160转移到这样的构件，该构件用于将顶涂层202应用到待保护的表面206上的粘结涂层204。优选应用器构件180包括具有喷嘴182的温控喷枪180，使用由泵站170产生的压力将涂料喷洒到表面206上的粘结涂层204上。喷嘴182优选与用于应用修整材料的喷嘴型号相同的喷嘴。

预期可以将多个伴热软管160(例如温控软管)连接到日槽120，以供给用于用于应用顶部涂料的多个喷枪180。日槽120作为鼓式卸载机105与应用组件之间的缓冲器。这样确保喷枪180连续供给作为修整材料的顶部涂料。优选日槽120同时向大约四只喷枪180每分钟供应约1至2加仑。日槽120提供处于应用温度的液体顶部涂料。然后泵171、伴热软管160、190和喷雾装备180将顶涂层保持在优选温度范围内。

软管190从泵站170延伸到喷枪180。软管190包括Teflon衬垫或管道，围绕衬垫或管道缠绕着包括螺旋线的加热带，电通过螺旋线流动以加热软管和经过内部衬垫的液体顶部涂料。软管190还可以沿着软管每2至5英尺包括内嵌RTD传感器191、192。传感器测量传感器位置处的温度并将温度信号和测定送达控制面板200。由RTD传感器读数得到沿着软管190截面的温度平均值，以将平均温度保持在液体顶部涂料的优选范围内。这允许在液体顶部涂料流经软管190时将液体顶部涂料的温度保持在一定的温度范围内。

从泵站170到喷枪180的软管190优选长度为约150英尺，以从日槽120到达表面。如果软管190的长度远远超出150英尺，它就变为成本抑制性的。软管190可以是连续或不连续的，即可以用连接器将30-50英尺长度连接到一起，以获得150英尺的总长。可以使用液压连接器连接截面。软管的各截面可以包括延伸回控制面板200的多个传感器(例如191、192)。而且，软管的所有截面均优选包裹在普通夹套193内。优选夹套193是粗糙的尼龙封盖。软管160和190的直径优选为约3-4英寸。

喷枪180也是温控的，优选能够被加热到约250℉至约450℉的温度。每个喷枪180还将包括RTD传感器184并具有加热元件186，该加热元件用于在温度跌到优选范围以下时加热液体顶部涂料。喷枪180还将优选包括RTD传感器184，以监测经过枪180的液体顶部涂料的温度。

枪体188优选由铝块设计制成并包括内制加热筒186。喷枪180也优选包裹在189内，以允许操纵枪而不受保持顶涂层的修整材料粘度所需的高温烧烤。像其它装备一样，喷枪180优选包括与控制面板的连接，以监测温度和控制喷枪180内的加热筒186，从而保持顶部涂料的温度。

如上所述，重要的是液体不要变得静止。经过软管190从泵171到达喷枪180的液体被置于压力下。在日槽120内的搅拌防止防污组合物内的金属化合物从液体中沉淀出来。在液体离开日槽120、并且经过泵站170、然后到达喷枪180后，对经过软管160、190、泵171和喷枪180的液体流的机械剪切可防止防污混合物内的金属化合物沉淀出来。

所有装备优选连接至中心控制面板200，中心控制面板200控制着所有装备，包括液体和每件装备的温度。所有装备优选包括检测特定装备内的液体温度的温度传感器(例如111、112、124、174、184、191、192)。然后可以把温度送达控制面板200或其它自动化系统，所述其它自动化系统能够调整每件装备内的加热元件以保持液体顶部涂料的所需温度。这类自动化加热有助于控制液体的粘度平衡。

此外，所有装备可以优选被安置在滑轮208上，这允许将它从一个位置移至另一个位置。这允许体系可移动。例如，在一个优选实施方案中，鼓式卸载机105和日槽120可以支撑在大约4英尺×4英尺的平台210上。在另一个实施方案中，应用体系可以被安置在平底油田卡车或其它汽车上进行移动。

因此，应用热塑性涂料的另一个优选实施方案包括：加热所述热塑性混合物以将所述混合物保持为液体，搅拌所述液体，以及将所述搅拌的液体应用到先前已涂有粘结涂层的表面上。在粘结涂层沉积12小时内将搅拌的液体应用到粘结涂层上。优选通过喷涂实现搅拌液体的应用。

本文显示了本发明的具体实施方案，要理解本公开被认为是本发明原理的示例，并非用于将本发明限于本文所示和所述的内容。各种维度、尺寸、数量、体积、速率和其它数值参数和数字用于说明和示例本发明的原理，并非用于将本发明限于本文所示、所述或以其它方式明示的数值参数和数字。

尽管已经显示和描述了本发明的优选实施方案，但在不背离本发明精神的情况下，本领域技术人员可以对其进行修改。

Claims (28)

1.一种用于将热塑性涂料应用到表面上的方法，所述方法包括：

(a)将粘结涂层沉积到所述表面上，以及

(b)将热塑性材料涂层沉积到所述粘结涂层上。

2.一种用于将防污涂料应用到船舶表面上的方法，所述方法包括：

(a)在足以将防污混合物保持为液体的温度下加热所述混合物，

(b)充分搅拌所述液体以保持均匀的混合物，以及

(c)将所述搅拌的液体应用到先前已涂有粘结涂层的船舶表面。

3.一种使得用于布置在水中的金属结构防污的方法，所述方法包括：

在所述金属结构上提供清洁的表面；

将粘结涂层应用到所述金属表面；以及

将热塑性顶涂层应用到所述粘结涂层。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述粘结涂层是包括固化剂和树脂的环氧涂层。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述固化剂包括聚胺。

6.如权利要求4所述的方法，其中所述树脂包括双酚树脂。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述粘结涂层和顶涂层在所述粘结涂层和外涂层的界面处形成结合。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述结合主要是氢键键合。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述粘结涂层形成具有小于5密耳的厚度的层。

10.如权利要求1所述的方法，其中在所述粘结涂层固化的同时应用所述顶涂层。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述顶涂层包括铜和蜡。

12.如权利要求1所述的方法，其中所述顶涂层是美国专利2,602,752中描述的组合物。

13.如权利要求1所述的方法，其中所述顶涂层在环境温度下基本上是100％的固体。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述顶涂层允许金属化合物具有小于或等于约10μg/cm²/天的平均沥滤速率。

15.如权利要求1所述的方法，其中所述顶涂层在环境温度下为固体。

16.如权利要求1所述的方法，还包括：加热所述顶涂层以使其为可流动的。

17.如权利要求1所述的方法，还包括：加热所述顶涂层以达到修整材料的粘度。

18.如权利要求1所述的方法，其中在高温下将所述顶涂层应用至所述粘结涂层，以增加所述顶涂层与所述粘结涂层在它们的界面处的反应速率和/或相互作用速率。

19.如权利要求1所述的方法，其中将所述顶涂层加热至大于250℉的温度，以达到修整材料的粘度。

20.如权利要求1所述的方法，其中在更高温度下将所述顶涂层应用至所述粘结涂层，提高所述粘结涂层的固化速率并使得所述粘结涂层提高硬化速率。

21.如权利要求1所述的方法，其中所述顶涂层具有20～30密耳的总厚度。

22.如权利要求1所述的方法，其中所述粘结涂层具有3～5密耳的厚度。

23.如权利要求1所述的方法，其中所述粘结涂层和顶涂层的总厚度处于23～25密耳的范围内。

24.如权利要求1所述的方法，其中首先在热塑阶段将所述顶涂层从固体加热成可流动的组合物，然后在修整阶段进一步加热至修整材料的粘度。

25.如权利要求24所述的方法，其中在整个修整阶段将所述顶涂层保持在预定的温度范围内。

26.如权利要求24所述的方法，其中所述顶涂层包括在修整阶段期间被保持悬浮在所述顶涂层内的金属化合物。

27.如权利要求1所述的方法，其中所述顶涂层在环境温度下包括大于约75％的固体。

28.如权利要求1所述的方法，其中所述顶涂层包括小于或等于2％的挥发性有机化合物。

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