CN102176979A - 用于喷洒由聚合物材料的反应获得的混合物的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用来在之前制造的固体主体上产生薄的物品或薄的涂层的方法和装置。至少两种反应性聚合物材料(A、B)被完全地混合在一起且所生成的混合物(M)通过喷嘴(216)以薄管(250)的形式被排放。该薄管凭借加压的空气的可控的流的导入而被喷成雾或雾化，且结果是被喷成雾的混合物(Z)可被喷洒到开口模具(300)上或表面(350)上或待涂层的之前制造的固体主体上。

Description

用于喷洒由聚合物材料的反应获得的混合物的方法和装置
描述
本发明涉及用于喷洒反应性聚合物材料的混合物，例如双组分或多组分聚氨基甲酸酯的方法和装置，从而获得薄的物品，即带小的厚度的物品，且在之前制造的固体主体上施加薄的涂层。
在本发明的背景中：
-“喷洒”是指被喷成雾的(雾化的)液态混合物的使用；
-术语“物品”被理解为制成的产品和部件以及用来产生制成的产品的半加工物品两者的意思；
-“薄”，既在物品的情况中又在涂层的情况中是指可甚至小于1毫米的厚度且实际上在0.1和4mm之间；
-“高清晰度”是指再造非常精细的设计或质地的可能性。
使用由以非常粘的流体为形式的反应性聚合物材料组成的基本组分以及例如彩色颜料、阻燃剂等任何辅助性填充材料来产生物品的常规的技术采用比如那些例如在专利US-A-3,035,775中描述的装置。在此装置中，基本组分为完全地混合在一起的且加压的空气被加到所生成的反应产物(聚合物混合物)，以使其可通过端部喷嘴被喷洒。
这些技术无疑是令人满意的，如由它们的广泛的使用证实的，但是它们关于带非常小的且明确界定的设计的薄的物品或涂层的产生具有一些重要的限制。在这种情况下，所需要的是使用能确保非常小的流率且因此具有带非常小的横断面的端部喷嘴的喷洒装置。但是，这种类型的喷嘴因为聚合物混合物的基本组分的粘度和反应性而变得非常快地被堵塞。
在专利US 4,778,659(对应于EP 0,209,888)中描述的装置包括花键轴，该花键轴以100和3200rpm之间的速度被旋转，从而有序地接纳且混合两种反应性聚合物液体。该装置包括出口开口，该出口开口带实质上与轴相同的直径，所生成的反应产物，即聚合物混合物，通过该出口开口被排放而无需被喷成雾(雾化)，且因此，该装置不是喷洒装置。
本发明的主要目的是提供用于喷洒带高粘度和高反应性的液态聚合物材料的混合物的方法和装置，从而实现下列结果：
-因此获得的物品(词“物品”具有如上定义的意义)具有机械性质，以便它们在所有情况下不需要加强基底而被使用。
-因此产生的物品和涂层两者具有小于1mm的最小厚度和0.1和4mm之间的平均厚度；
-物品和涂层两者可为高清晰度的，即，具有带非常清晰的质地和带明确界定的边缘的表面，从而也允许非常精细的设计被再造。这意味着在物品和涂层的表面上可能的是获得由肉眼可读的清楚的文字，即使在5美国印刷点或后记，也就是大约1.75mm的最小高度的情况下。
-物品和涂层两者没有由聚氨基甲酸酯混合物产生的物品的典型的缺陷，例如由聚氨基甲酸酯混合物引起的气穴或气腔。
本发明能够通过赋予反应产物(带有至少两种基本组分的聚合物混合物)厚度小于1毫米的管状的形式且当其从装置排出时喷射或雾化该管来实现该目的及其他目的，基本组分在装置内完全地混合到一起。
这些独特的特征以及相关联的优势将从本发明的非排他性的实施方案的下列描述且参照附图更清楚地浮现，其中：
●图1显示了根据本发明的用于喷洒通过混合由多元醇和异氰酸盐(带任何所需的添加剂)组成的基本组分而获得的聚氨基甲酸酯的装置的三维的且局部剖视的视图；
●图2显示了根据图1的装置的变型；
●图3和4以更大的比例显示了阀中的一个的两种配置(分别是打开配置和闭合配置)，借此，上述的基本组分被供应到装置；
●图5以示意性的形式，带一些放大的细节显示了前述的基本组分怎样被混合到装置内，导致产生的混合物的管状的形式；
●图6显示了装置的在混合物上吹入加压的空气的一部分的放大视图；
●图7显示了在图6中相同的区域中，混合物在其被喷成雾(雾化)时怎样赋予管状的形式，且因此由加压的空气喷洒；
●图8、9、10A和10B显示了本发明的使用的不同模式。
具体参照图1，根据本发明的装置本身以已知的方式包括长形外壳210，该长形外壳210包围第一圆柱形室212和连续地沿相同轴线X的第二截头圆锥体形室214，该第二截头圆锥体形室214在喷洒喷嘴216中终止。螺旋形轮廓螺杆218在室212和214内操作且能够围绕其轴线以可变的且在8000和30000rpm之间的范围内的非常高的速度旋转，从而混合反应的组分且在沿相同轴线的两个方向上移动，直到螺旋形轮廓螺杆218从喷嘴部分地探出以便清洁其生成的混合物的任何剩余物。螺杆218的端部部分事实上具有像外壳210的第二室214一样减小至等于喷嘴216的直径的值的最小值的直径。对于螺杆218的操作，装置还分别包括电机220和气缸单元222。
在图2中显示的变型与根据图1的装置不同之处仅在于：长形壳211包围整体圆柱形室215，也是圆柱形的混合螺杆219在该整体圆柱形室215内操作。本装置的其它部件与在图1中显示的部件是相同的，且因此保留相同的参考数字。
如在上文陈述的，到描述中的此处为止，装置是常规的，而从此处往后描述的独特的特征，至少在它们的组合方面而言，被认为是新颖的和创新的，原因在于其可能实现不能由现有技术实现的结果，该结果在下文更全面地描述。
由图3和4中的放大视图图示的本发明的第一个独特的特征是：沿混合螺杆218的整个长度，在其螺旋形轮廓的顶点与室212和214的表面213之间的间隙是恒定的，并具有小于1毫米且优选地在0.08和0.3毫米之间的值。在图2中显示的发明的变型中，在混合螺杆219和室215的表面217之间也存在同样的间隙。
第二个独特的特征涉及两个单向计量阀224和226。阀通过进口槽225和227接收液态的基本组分(当混合物M是聚氨基甲酸酯时B＝异氰酸盐且A＝多元醇)，该进口槽225和227与各自的储存罐(未示出)连通且通过被布置在室212的表面213上的各自的径向的供应槽或开口221和223将这些基本组分导入第一室212。计量阀224和226是适当的注射器，其包括注射针231、233，该注射针231、233与供应开口221和223共同作用且以可调节的方式通过各自的螺线管235、237或其它常规的工具被操作，从而获得所生成的混合物的非常低的值，范围在0.05和8克每秒之间。
已在上文陈述的第三个独特的特征是端部直径，即在混合螺杆218的喷嘴216的前部(或分别地，螺杆219的唯一的直径)的端部直径与所述喷嘴216的直径相同且范围在6和15毫米之间-见图6。
第四个独特的特征，其在图6的放大视图中图示，存在于根据本发明的装置的端部部分的配置中，即混合物利用局部导入的加压的空气而被喷成雾(雾化)，从而被喷洒。加压的空气事实上通过多个开口244(如由箭头L标示的)到达环240，该环240以已校准的径向间隙(calibrated radial clearance)242围绕长形外壳210(或分别地211)的端部部分，并具有带也为已校准的前间隙245的顶端(head)246。环240的位置沿混合螺杆218(或分别地219)的旋转轴线X是可调节的，从而改变从环240的前间隙245，精确地在喷嘴216的端部处排出的空气的压力。
作为上述的根据本发明的装置中的独特的特征的结果，在混合螺杆218和长形外壳210内相应的室212的内表面213之间的非常小的间隙产生基本组分A和B的层流，该基本组分A和B逐渐地被混合且反应产生混合物M。在最接近喷嘴216的室区域中，混合物因此呈现非常薄的管250的形式，即厚度不大于1毫米且直径实质上与混合螺杆218(219)的端部(或唯一的)直径相同-具体的见图5的放大的细节。用这样的方法，混合物通过喷嘴216排放的流率具有非常小的值(在0.05和8克每秒之间)，已在上文中陈述。
该管250由从环240的前间隙245排出的加压的空气喷成雾或雾化，且混合物M可因此被喷洒，如在图7中由扇状形式Z示意性地标示。喷洒的混合物M的幅度或“范围”，由在相同的图7中的箭头S标示，可通过调整从环240的前间隙245排出的空气的压力而被改变。
图8、9、10A和10B显示了喷洒混合物的不同的方法。这些图以完全地示意性的形式显示了由D标示的根据本发明的装置和由该装置产生的混合物M的扇状喷洒Z。
作为本发明的结果，事实上可能的是，获得带0.1毫米的最小厚度的物品，再造带非常细致的质地的设计：
●既当本设计在开口三维模具300(例如鞋底的模具，见图8)上呈现时
●又当设计在平坦表面350上呈现时，从而获得“印制的”板F(见图9，其在右边的图中图示了当板F从表面350脱离的瞬间，由手H示意性地表示。在这种情况中，在喷洒期间，装置D和表面350的相对的移动是所需要的，由箭头Y1和Y2示意性地标示，以使表面350被完整地且均匀地覆盖)；
●或者为了获得之前制造的三维主体的涂层，其也带0.1毫米的最小厚度，该三维主体例如椅子410，见图10A(在这种情况下，装置D和椅子400相对的移动也可为所需要的，由箭头Y1和Y2示意性地标示)或运动鞋-见图10B。
根据本发明的装置的另外的独特的特性存在于多螺纹类型(multi-thread type)的混合螺杆218(或分别地螺杆219)的螺旋形轮廓的使用中。这种类型的轮廓具有两个或多个凹处(未示出)，该凹处是平行的且相对于螺杆的旋转轴线被对称地布置，从而不影响所述螺杆的动态平衡。但是，与之前描述的四个独特的特性相比较，此第五个独特的特性对于实现所期望的结果是可有可无的。
根据上文的描述，应当理解，前文描述的物体被实现，且该喷嘴如果有的话变得极少被堵塞，因为喷嘴的直径与混合螺杆或至少混合螺杆的端部部分处的直径是相同的。
在下列权利要求的范围内，根据本发明的方法和装置还可以与上文描述的方法不同的方法被实现。

Claims (6)

1.用于产生薄的物品或薄的涂层的方法，用来在之前制造的固体主体上产生薄的物品或薄的涂层，所述方法包括的步骤是：
将反应性聚合物材料的至少两种基本组分(A，B)以流体状态导入至少一个室(212、214；215)中，所述至少一个室(212、214；215)设置在外壳(210；211)内，所述外壳(210；211)在一个端部处具有喷嘴(216)；
凭借螺旋螺杆(218；219)由所述基本组分的反应获得混合物(M)，所述螺旋螺杆(218；219)能够围绕其轴线(X)旋转且能够在所述外壳(210；211)内沿所述轴线(X)直线地移动；
通过所述喷嘴(216)排放所述混合物(M)，
其特征在于：
在所述室的更接近所述喷嘴的区域中，所述混合物(M)被赋予薄管(250)的形式；
加压的空气的可控的流在所述喷嘴(216)的所述端部处被导入，以获得所述薄管的喷雾或雾化，结果是所述混合物(M)能被喷洒；
被喷成雾的混合物(Z)被喷洒到开口模具(300)或表面(350)或所述固体主体(400)上。
2.喷洒装置，包括：
外壳(210；211)，其包围至少一个室(212、214；215)，所述至少一个室(212、214；215)在一个端部处具有喷嘴(216)，
径向的开口或槽(221、223)，其用于以聚合物混合物(M)的流体状态进给反应性基本组分(A、B)，所述开口或槽被设置在所述室(212；215)的或一个室的表面(213)上，其中，取决于所述混合物的应用或使用，所述基本组分能包含添加剂，
混合螺杆(218；219)，其带有沿所述至少一个室的所述轴线(X)延伸的螺旋形轮廓，
用于操作的工具(220、222)，其用于操作所述混合螺杆，从而使所述混合螺杆围绕所述轴线(X)旋转且沿所述轴线(X)直线地移动，
其特征在于：
所述混合螺杆(218)的在所述喷嘴(216)的前部的端部直径与所述喷嘴本身的直径相同，
包括自由顶端(246)的环(240)以已校准的径向间隙(242)包围所述外壳(210、211)的端部部分，且具有沿所述混合螺杆(218；219)的所述旋转轴线(X)可调节的位置，所述环设置有开口(244)，所述开口(244)用于通过也为已校准的前间隙(245)将加压的空气导入由所述喷嘴(216)排放的所述混合物(M)上，从而喷射或雾化所述混合物以便所述混合物能被喷洒。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于以下特征的组合：
小于1毫米的恒定间隙被设置在所述外壳(210；211)的所述至少一个室(212、214；215)的表面(213)和所述混合螺杆(218；219)的螺旋形轮廓的顶部之间；
在所述基本组分的混合期间所述螺杆的旋转速度至少为8000转每分钟；
所述混合螺杆(218)的在所述喷嘴(216)的前部的端部直径处在6和15毫米之间。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：在所述基本组分的混合期间所述螺杆的旋转速度不超过30000转每分钟。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述外壳(210；211)的所述至少一个室(212、214；215)的所述表面(213)和所述混合螺杆(218；219)的螺旋形轮廓的顶部之间的间隙处在0.08和0.3毫米之间。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述混合螺杆(218；219)的螺旋形轮廓为带有相对于所述旋转轴线(X)对称地布置的两个或多个平行的凹处的多螺纹类型。
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