CN102202799A - 用于将催化剂引入到雾化涂料组合物中的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于向雾化组合物中引入第二组分的递送装置和系统。本发明尤其涉及一种用于将催化剂引入到雾化涂料组合物中的递送装置和系统。

Description

用于将催化剂引入到雾化涂料组合物中的装置
发明领域
本发明涉及一种用于向雾化组合物中引入第二组分的递送装置和系统。本发明特别涉及一种用于将催化剂引入到雾化涂料组合物中的递送装置和系统。
发明背景
汽车涂层通常包含由多种反应组分制成的交联聚合物网络。通常使用喷涂装置将涂料喷洒到基底例如汽车车身或车身部件上，然后固化形成具有此类交联聚合物网络的涂层。
就目前表面整修车间所采用的喷涂技术而言，在喷涂之前先混合涂料组合物的多种反应组分以形成罐装混合物，并且将其放入连结到喷涂装置例如喷枪的杯状贮存器或容器内。由于多种反应组分具有活性性质，因此它们一旦混合在一起，罐装混合物就开始反应，从而导致罐装混合物的粘度不断增大。当粘度达到某个值之后，罐装混合物便几乎无法进行喷涂。喷枪本身有可能被交联聚合物材料堵塞，这也是不利的。粘度增大到喷涂失效的那点(一般最多增大到2倍粘度)所需的时间被称为“适用寿命”。
延长“适用寿命”的一种方法是向罐装混合物中加入较大量的稀释溶剂，也称为稀释剂。然而，稀释剂例如有机溶剂可增强挥发性有机化合物(VOC)的散发，并增加固化时间。
延长涂料组合物的罐装混合物的“适用寿命”的其他尝试主要集中在“基于化学”的解决方案。例如，有人建议添加一种或多种反应组分的改性剂或某些添加剂，它们可以延缓灌装混合物中多种组分的聚合反应。改性剂或添加剂必须满足这样的条件：当把涂料涂覆到基底表面上后，固化速率不会受到不利影响。
另一种方法是在喷涂之前，将一种或多种关键组分例如催化剂与涂料组合物的其他组分混合在一起。美国专利7,201,289中描述了一个实例，其中催化剂溶剂贮存在单独的分配器中，并且在涂料制剂雾化之前分配催化剂溶剂并使其与液体涂料制剂混合。
另一种方法是分别雾化涂料组合物的两种组分，例如催化剂和树脂，并在喷涂后混合这两种雾化组分。美国专利4,824,017描述了一个此类实例。然而，此类方法要求对两种组分中的每一种均使用单独的泵和喷射装置来分别雾化这两种组分。
发明简述
本发明涉及一种用于在基底上制备涂料组合物层的系统，所述涂料组合物包含两种或更多种涂料组分，所述系统包括：
(A)喷枪，其包括喷枪体(1)、一个或多个入口和喷嘴组合件(2)，其中喷嘴组合件包括孔口(13)和气帽(24)；和
(B)递送装置，其包括：
(i)至少一个输出口(14)，其中所述输出口横向定位在所述孔口(13)处；
(ii)至少一个入口接头(8)；以及
(iii)至少一条连接路径(11)，其连接着所述入口接头(8)和所述输出口(14)，其中所述输出口通过所述连接路径(11)和所述入口接头(8)连接到包含第二涂料组分的第二存储容器(4)；
(C)任选地，调节装置(32)，其连接到所述输出口以调节第二涂料组分向所述输出口的供应；
其中所述涂料组合物的第一涂料组分的第一雾化流是通过加压载体流在所述孔口(13)处产生的，其中所述第一涂料组分存储在第一存储容器(3)中并通过所述喷枪的第一入口传送到所述孔口(13)；
其中通过用选自第一涂料组分的第一雾化流、加压载体流或它们的组合的虹吸流，从连接到包含所述第二涂料组分的第二存储容器(4)的所述输出口(14)，虹吸第二涂料组分来产生所述涂料组合物的第二涂料组分的第二雾化流。
本发明还涉及一种用于制备包含两种或更多种组分的混合组合物的系统，所述系统包括：
(A)喷雾装置，其用于产生所述混合组合物的第一组分的第一雾化流，所述雾化流通过所述喷雾装置的孔口(13)产生；以及
(B)递送装置，其包括：
(i)至少一个输出口，其中所述输出口横向定位在所述孔口(13)处；
(ii)至少一个入口接头(8)；以及
(iii)至少一条连接路径(11)，其连接着所述入口接头(8)和所述输出口(14)，其中所述输出口通过所述连接路径(11)和所述入口接头(8)连接到包含第二组分的第二存储容器(4)；
(C)任选地，调节装置(32)，其连接到所述输出口以调节第二组分的供应；
其中所述混合组合物的第一组分的第一雾化流是通过加压载体流在所述孔口(13)处产生的，其中所述第一组分存储在第一存储容器(3)中并通过所述喷枪的第一入口传送到所述孔口(13)；
其中通过用选自第一组分的第一雾化流、加压载体流或它们的组合的虹吸流，从连接到包含所述第二组分的第二存储容器(4)的所述输出口(14)，虹吸第二组分来产生所述混合组合物的第二组分的第二雾化流。
附图简述
图1示出了与本发明的代表性递送装置的实例相连的喷枪。
图2示出了从图1所示的方向2A观察的递送装置正视图。(A)被构造为附加装置的递送装置2D的代表性实例的示意图。(B)递送装置2′的代表性实例的示意图，所述递送装置具有一个构造在喷枪气帽中的输出口。(C)递送装置2″的代表性实例的示意图，所述递送装置具有两个构造在喷枪气帽中的输出口。(D)递送装置2′″的代表性实例的示意图，所述递送装置具有三个构造在喷枪气帽中的输出口(14)。
图3以示意图方式示出了构造为附加装置的递送装置2D的代表性实例的放大正视图，其中附加装置可固定到喷枪的气帽上。示出了单个入口接头(8)。
图4以示意图方式示出了构造为附加装置的递送装置2D′的另一个代表性实例的放大正视图，其中附加装置可固定到喷枪的气帽上。示出了两个入口接头(8)。
图5示出了递送装置的详细部件的放大正视图，以及递送装置与喷枪孔口的相对位置。示出了两个输出口(14)、两条连接路径(11)和一个孔口(13)。箭头6指示图6、7和8中所采用的剖面图的方向。
图6示出了一个递送装置实例的详细部件的放大侧面剖视图，以及递送装置与喷枪孔口的相对位置。孔口(13)可定位在分别以a、b和c指示的三个不同区域内。
图7示出了形成涂料混合物的实例的示意图。(A)在喷枪孔口处雾化的第一涂料组分的实例，此时不引入第二涂料组分。(B)通过雾化的第一涂料组分和雾化的第二涂料组分形成的涂料混合物的实例。
图8示出了形成涂料混合物的另一个实例的示意图。(A)在喷枪孔口处雾化的第一涂料组分，此时不引入第二涂料组分。(B)通过雾化的第一涂料组分和雾化的第二涂料组分形成的涂料混合物。
图9示出了本发明中构造为附加装置的递送装置的附加实例。(A)配置有两个入口接头(8)和两个输出口(14)的递送装置的实例。(B)配置有两个入口接头(8)和一个共用输出口(14)的递送装置的实例。孔口(13)示出于图中以便指示出固定到气帽上时递送装置的相对位置。孔口(13)是喷枪的部件。
图10示出了本发明递送装置的不同构型的示意图。(A)有一个入口接头连接到一个存储容器的递送装置的实例。(B)有一个入口接头连接到两个独立存储容器的递送装置的实例。(C)有两个入口接头连接到两个存储容器的递送装置的实例。(D)有三个入口接头连接到单个存储容器的递送装置的实例。(E)有三个入口接头且其中一个接头连接到独立的存储容器、另外两个接头连接到单个容器的递送装置的实例。(F)有三个入口接头且其中只有一个接头连接到单个存储容器的递送装置的另一个实例。(G)有三个入口接头且其中两个接头连接到单个存储容器的递送装置的另一个实例。(H)有三个入口接头且其中第一接头与第二接头各自连接到独立的存储容器而第三个接头没有连接到任何容器的递送装置的另一个实例。示意图仅用于示例性目的，并且示意图中的部件不一定按比例绘制。孔口(13)是喷枪的部件。
图11示出了另一个代表性构型的实例。
发明详述
通过阅读下列发明详述，本领域的普通技术人员将更容易地了解本发明的特征和优点。应当理解，为清楚起见而在参照各个实施方案的上文和下文中所描述的本发明的某些特点可在单个实施方案中以组合方式给出。相反，为简明起见，在单个实施方案上下文中所描述的本发明的多个特征也可以分别提供，或以任何子组合的方式提供。此外，单数所指的内容也可以包括复数(例如，“一个”和“一种”可以指一个(一种)、或者一个(一种)或多个(多种))，除非上下文特别地另外指明。
除非明确地另外指明，否则在本专利申请中所指明的各个范围内使用的数值被描述为近似值，如同所述范围内的最小值和最大值之前均有单词“约”一样。这样，在所述范围之上或之下的微小变化值均可用于获得与这些范围内的值基本上相同的结果。而且，这些范围的公开均旨在表示连续的范围，其包括最大值和最小值之间的每一个值。
如本文所用：
“双包涂料组合物”也称为2K涂料组合物，是指包含存储在单独容器中的两种组分的热固性涂料组合物，通常将该热固性涂料组合物密封以延长涂料组合物的各种组分的储存寿命。在即将使用之前混合各组分以形成罐装混合物，该混合物具有有限的适用寿命，通常为几分钟(例如15分钟至45分钟)至几小时(例如4小时至10小时)。将罐装混合物施加在基底表面例如车身或车身部件上形成所需厚度的层。在施加之后，该层干燥并固化，以在基底表面上形成具有所需涂层性能的涂层，例如高光泽度、抗擦伤性、耐环境腐蚀性和耐溶剂降解性。典型的双包涂料组合物包含可交联组分和交联组分。
“单包涂料组合物”也称为1K涂料组合物，是指包含混合在单一包装内的多种成分的涂料组合物。单包涂料组合物可在某些条件下形成涂层。1K涂料组合物的一个实例可包含可在某些条件下被活化的封端交联剂。封端交联剂的一个实例可为封端异氰酸酯。1K涂料组合物的另一个实例可为紫外线辐射固化的涂料组合物。
“低挥发性有机化合物涂料组合物”是指一类涂料组合物，这类组合物包含低于0.6千克/升(5磅/加仑)、优选地低于0.52千克/升(4.3磅/加仑)、更优选地低于0.42千克/升(3.5磅/加仑)的挥发性有机组分，例如某些有机溶剂。短语“挥发性有机组分”在本文中是指VOC。VOC的含量以ASTM D3960中提供的步骤进行测定。
“可交联组分”包括具有可交联官能团的化合物、低聚物或聚合物，所述可交联官能团位于化合物、低聚物的每个分子中、或聚合物主链、聚合物主链的侧基、聚合物主链的末端或它们的组合中。本领域的普通技术人员将认识到，本发明的可交联组分不包括某些可交联基团组合，因为如果存在，这些组合将相互交联(自交联)，从而破坏它们与下面定义的交联组分中的交联基团进行交联的能力。
典型的可交联组分可具有平均2至25、优选2至15、更优选2至10、甚至更优选3至7个可交联基团，这些可交联基团选自羟基、硫醇、乙酰乙酸基、羧基、伯胺、仲胺、环氧化物、酸酐、亚氨基、酮亚胺、醛亚胺、硅烷，或它们的组合。
“交联组分”是这样的组分，其包括具有交联官能团的化合物、低聚物或聚合物，所述交联官能团位于化合物、低聚物的每个分子中、或聚合物主链、聚合物主链的侧基、聚合物主链的末端或它们的组合中，其中这些官能团能够(在固化步骤期间)与可交联组分上的可交联官能团交联以产生交联结构形式的涂层。本领域的普通技术人员将认识到，本发明不包括某些交联基团/可交联基团组合，因为它们无法交联并产生成膜交联结构。
典型的交联组分可选自具有交联官能团的化合物、低聚物、聚合物或共聚物，所述交联官能团选自异氰酸酯、胺、酮亚胺、三聚氰胺、环氧化物、羧酸、酸酐、以及它们的组合。本领域的普通技术人员可清楚地认识到，一般来说交联组分中的某些交联基团与可交联组分中的某些可交联基团进行交联。一些成对的组合包括：(1)酮亚胺交联基团，其通常与乙酰乙酸基、环氧化物、或酸酐可交联基团交联；(2)异氰酸酯及三聚氰胺交联基团，其通常与羟基、硫醇、伯胺和仲胺、酮亚胺、或醛亚胺可交联基团交联；(3)环氧化物交联基团，其通常与羧基、伯胺和仲胺、酮亚胺、或酸酐可交联基团交联；(4)胺交联基团，其通常与乙酰乙酸基可交联基团交联；(5)羧酸交联基团，其通常与环氧化物可交联基团交联；以及(6)酸酐交联基，其通常与环氧化物和酮亚胺可交联基团交联。
涂料组合物可进一步包含催化剂、引发剂、活化剂、固化剂、或它们的组合。
催化剂可引发或促使反应物之间的反应，例如涂料组合物的可交联组分的可交联官能团与交联组分的交联官能团之间的反应。催化剂的量取决于官能团的活性。通常采用约0.001％至约5％范围内、优选地0.01％至2％范围内、更优选地0.02％至1％范围内的催化剂，所有百分比均为按可交联组分固体的总重量计算的重量百分比。可使用很多种催化剂，例如锡化合物，包括有机锡化合物例如二月桂酸二丁基锡；或叔胺，例如三亚乙基二胺。这些催化剂可以单独使用或与羧酸(例如乙酸)配合使用。可商购获得的催化剂的一个实例是Arkema(Bristol，Pennsylvania)以相应的商标销售的Fascat系列二月桂酸二丁基锡。
活化剂可活化涂料组合物的一种或多种组分。例如，水可以作为2005年10月6日公布的PCT公开WO2005/092934中描述的涂料的活化剂，其中水通过水解原甲酸酯基团来活化羟基，因为原甲酸酯基团会抑制羟基与交联官能团反应。
引发剂可引发一个或多个反应。实例可包括光引发剂和/或感光剂，它们在受到辐射例如紫外线辐射时，可引起辐射固化涂料组合物(例如紫外线固化涂料组合物)的光致聚合或固化。很多光引发剂为本领域技术人员已知并且可适于本发明。光引发剂的实例可包括但不限于：二苯甲酮、安息香、安息香甲醚、安息香正丁醚、安息香异丁醚、苯丙酮、苯乙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2，2-二乙氧基苯乙酮、苯甲酰甲酸乙酯(ethylphenylpyloxylate)、二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、氧化膦、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)、菲醌、以及它们的组合。还可以使用其他商用光引发剂产品或它们的组合，例如得自Ciba Co.的Darocure
Figure BPA00001357910100072
 1173、Darocure
Figure BPA00001357910100073
 MBF、Darocure
Figure BPA00001357910100074
 TPO或Irgacure
Figure BPA00001357910100075
 184、Irgacure
Figure BPA00001357910100076
 4265、Irgacure
Figure BPA00001357910100077
819、Irgacure 2022或Irgacure
Figure BPA00001357910100081
 2100。Darocure
Figure BPA00001357910100082
和Irgacure是Ciba Specialty Chemicals Corporation(New York)的注册商标。
固化剂可与涂料组合物的其他组分反应，从而将涂料组合物固化为涂层。例如，交联组分如异氰酸酯可作为包含可交联羟基组分的涂料的固化剂。在另一方面，可交联组分可为交联组分的固化剂。
在常规涂层操作中，双包涂料组合物的组分在即将喷涂前立即混合以形成具有有限适用寿命的罐装混合物，其中所述组分可包括交联组分、可交联组分、必要的催化剂、以及本领域的技术人员所确定的所必需的其他组分。除了有限的适用寿命外，许多催化剂可改变其在罐装混合物中的活性。例如，一些催化剂可能对罐装混合物中痕量的水敏感，因为水可引起水解并因而灭活催化剂。
先前的一种方法是在即将喷涂前迅速将催化剂与涂料组合物的其他组分混合。前述美国专利7,201,289中描述了一个实例，其中催化剂溶剂贮存在单独的分配器中，并且在涂料制剂雾化之前分配催化剂溶剂并使其与液体涂料制剂混合。然而，这种方法需要在雾化前混合催化剂和液体涂料组合物。
先前方法的另一实例在美国专利4,824,017中有所描述，其中涂料组合物的催化剂和树脂被单独雾化并在雾化后混合。然而，此类方法要求使用单独的泵分别雾化两种组分并且每种组分都需要单独的喷射装置。这种方法还要求对每次雾化和喷射进行细致调整和监测以确保这两种组分的恒定混合比。
本发明涉及一种使用喷枪在基底上制备涂料组合物层的方法。所述涂料组合物可包含两种或更多种涂料组分。该方法可包括以下步骤：
(A)通过加压载体流穿过所述喷枪的孔口形成所述涂料组合物的第一涂料组分的第一雾化流，其中所述第一涂料组分存储在第一存储容器中并通过所述喷枪的第一入口传送到所述孔口；
(B)形成所述涂料组合物的第二涂料组分的第二雾化流，其中通过用选自第一涂料组分的第一雾化流、加压载体流或它们的组合的虹吸流，从连接到包含第二涂料组分的第二存储容器的递送装置的至少一个输出口虹吸所述第二组分，来产生第二雾化流，所述输出口横向定位在所述孔口处；
(C)任选地，通过将调节装置连接到所述输出口，而调节第二涂料组分向所述输出口的供应；
(D)混合第一雾化流和第二雾化流，以形成涂料混合物；以及
(E)在基底上施加涂料混合物，以便在其上面形成所述涂料组合物的层。
任何可形成雾化涂料组合物流的喷枪均适用于本发明。优选的是重力自流进料喷枪。更优选的是使用加压载体作为雾化载体的重力自流进料喷枪。加压载体可选自压缩空气、压缩气体、压缩气体混合物、或它们的组合。通常，加压载体可为压缩空气。通常，喷枪包括喷枪体(1)、具有孔口(13)和气帽(24)的喷嘴组合件(2)、用于连接到加压载体源(例如压缩空气)的载体接头(12)、用于调节载体流速和压力的气体调节器组合件(25)、用于调节存储在主贮存器(也称为第一存储容器(3))中的第一涂料组分流量的涂料流量调节器(21)、以及连接喷枪(1)与第一存储容器(3)的第一入口(10)。喷枪通常还包括附加控制器，例如扳机(22)和用于调节压缩空气的喷雾风扇调节器(20)。在典型的重力自流进料喷枪中，第一涂料组分通常不受压并存储在大气压下的第一存储容器(3)中。所述第一涂料组分可通过重力、虹吸作用、或重力与虹吸作用的组合传送到孔口。
加压载体可选自压缩空气、压缩气体、压缩气体混合物、或它们的组合。通常，加压载体为压缩空气。还可使用压缩气体，例如压缩氮气、压缩二氧化碳、压缩碳氟化合物、或它们的混合物。压缩载体也可包括由压缩液体、固体、或者液体或固体的反应所产生的气体。
涂料组合物可为底漆、色漆、染色色漆或清漆组合物。由此形成的涂层可分别为底漆层、色漆层、染色色漆层或清漆层。
在一个实例中，第一涂料组分可为罐装混合物，其包含混合的2K涂料组合物的可交联和交联组分，而不含选自催化剂、引发剂、活化剂或它们的组合的一种或多种材料。第二涂料组分可包含选自催化剂、引发剂、活化剂或它们的组合的一种或多种材料。在另一个实例中，第一涂料组分可包含2K涂料组合物的可交联组分，而第二涂料组分可为所述涂料组合物的交联组分加上选自催化剂、引发剂、活化剂或它们的组合的一种或多种材料。在该实例中，所述交联组分还可指固化剂。在又一个实例中，第一涂料组分可为1K紫外线固化涂料组合物，其不包含选自光引发剂、活化剂、催化剂或它们的组合的一种或多种材料，而第二涂料组分可包含选自光引发剂、活化剂、催化剂或它们的组合的一种或多种材料。在又一个实例中，第一涂料组分包含可交联羟基和原甲酸酯基团封端的异氰酸酯基团。而第二涂料组分包含一种或多种活化剂，例如可活化第一涂料组分(包含酸或水可活化的官能团，例如前述原甲酸酯基团封端的异氰酸酯基团)的酸或水，以形成涂层。
所述第二涂料组分可包含催化剂，该催化剂催化可交联组分和交联组分之间的交联反应。第二涂料组分的一个实例可为锡催化剂，例如二月桂酸二丁基锡；或叔胺，例如三亚乙基二胺。第二涂料组分的另一个实例可为包含锡催化剂例如二月桂酸二丁基锡和乙酸的溶液。第二涂料组分可包含储存在单独的容器中的一种或多种亚组分。例如，可储存在单独的容器中的前述锡催化剂和乙酸。所述第二涂料组分的一种或多种亚组分可分别被虹吸，例如在图9A、10C、10E或10H中所示出的构型中。所述第二涂料组分的一种或多种亚组分可一起被虹吸，例如在图10B中所示出的构型中。
所述第二涂料组分可通过用选自第一涂料组分的第一雾化流、加压载体流或它们的组合的虹吸流，从至少一个输出口(14)被虹吸出来。输出口连接到包含所述第二组分的第二存储容器，所述输出口横向定位在所述孔口处。所述输出口和所述孔口可以任一相对角度或相对位置定位，使得虹吸能够有效进行。虽然不愿受任何特定理论的约束，但是据信“虹吸”是当虹吸流在输出口处高速移动从而在输出口周围形成负气压时发生的。据信此类负气压可使第二涂料组分被传送到输出口。据信，加压载体流的高速度以及与输出口处负气压相关联的气压骤变将导致第二涂料组分雾化，并与第一涂料组分的第一雾化流一起混合为虹吸流。在本发明中，第一和第二涂料组分可以按照预定的混合比进行混合，以形成涂料混合物。在本文所公开构型的某些实施方案中，还可通过重力或重力与虹吸作用的组合将第二涂料组分传送到输出口。
第一和第二涂料组分均可存储在大气压下的相应存储容器中。
根据孔口(13)与输出口(14)之间的相对位置，第二涂料组分可被不同的虹吸流虹吸。当孔口位于图6中区域13a和13b所示位置时，第二涂料组分可主要被沿箭头(32)所示方向高速移动的加压载体虹吸。图7示出具有两个输出口的递送装置实例。图8示出具有一个输出口的递送装置实例。加压载体随后继续在孔口(13)处产生雾化的第一涂料组分。雾化的第一和第二涂料组分可混合形成涂料混合物(16)(图7B和8B)。当孔口位于图6中区域13c所示位置时，第二涂料组分可主要被沿箭头(32)所示方向高速移动的加压载体和第一涂料组分的第一雾化流的组合虹吸。如果第二涂料组分未供应到输出口(例如，如果调节装置(32)关闭)，那么只有第一涂料组分被雾化(15)(图7A和8A)。箭头(31)指示第一涂料组分的流动。箭头(30)指示第二涂料组分的流动。
涂料混合物可施用到基底上。通常，油漆工可握持喷枪使其与基底保持一定距离，并以期望的方向移动喷枪，涂料混合物即可被喷射到基底上，从而形成涂料组合物层。本发明还可包括固化基底上的涂料组合物层以在其上形成涂层的步骤。该固化步骤可取决于所用的涂料组合物。涂料组合物层可在环境温度(例如在10℃至35℃范围内的温度)下固化或在高温(例如35℃至180℃或更高温度)下固化。当涂料组合物可被辐射固化时，还可通过将涂层暴露于辐射例如紫外光或电子束而进行固化。
基底可包括木材、塑料、皮革、纸材、织造和非织造织物、金属、石膏、水泥质和沥青基底，以及在其上具有一个或多个现有涂层的基底。基底可以是车辆、车身、或车身部件。
在另一个实施方案中，本发明的方法可包括以下步骤：
(A)通过加压载体流穿过所述喷枪的孔口形成所述涂料组合物的第一涂料组分的第一雾化流，其中所述第一涂料组分存储在第一存储容器中并通过所述喷枪的第一入口传送到所述孔口；
(B)形成所述涂料组合物的第二涂料组分的第二雾化流，其中通过用选自第一涂料组分的第一雾化流、加压载体流或它们的组合的虹吸流，从连接到包含第二涂料组分的第二存储容器的递送装置的至少一个第一输出口虹吸所述第二组分，来产生第二雾化流，所述第一输出口横向定位在所述孔口处；
(C)任选地，通过将第一调节装置连接到所述第一输出口，而调节第二涂料组分向所述第一输出口的供应；
(D)形成所述涂料组合物中后续组分的后续雾化流，其中通过虹吸流从连接到包含所述后续组分的后续存储容器的递送装置的至少一个后续输出口虹吸后续涂料组分，来产生后续雾化流，所述后续输出口横向定位在所述孔口处；
(E)任选地，通过将后续调节装置连接到所述后续输出口，而调节后续涂料组分向所述后续输出口的供应；
(F)混合第一雾化流、第二雾化流和后续雾化流，以形成涂料混合物；以及
(G)将涂料混合物施加到基底，以便在其上形成所述涂料组合物的层。
第一输出口和后续输出口可为独立的输出口、或可合并成单个输出口。图2C、2D、4、5、6、7、9A示出独立输出口的一些实例。图9B示出两个输出口可合并成单个输出口的一个实例。根据本发明的公开内容，本领域的技术人员可以在不脱离本发明的范围和精神的前提下配置更多个输出口和/或输出口的不同布局和定位。
所有组分(包括第一和第二涂料组分)、以及任何后续组分均可存储在大气压下的各自的存储容器中。
本发明的一个优点是，所述雾化的第一涂料组分、所述雾化的第二涂料组分以及随后的任何涂料组分(如果存在)可以按照预定的混合比进行混合，以形成所述涂料混合物，而不需要上述美国专利4,824,017中所述的那些复杂控制器。预定的混合比可通过调节或选择输出口(14)的尺寸、连接路径(11)的尺寸，或通过提供调节装置例如功能性连接到所述递送装置的流速控制器，或通过通过它们的组合来确定。可将一个调节装置构造为可调节一个或多个输出口的流速。混合比还可通过调节第一涂料组分、第二涂料组分或第一和第二涂料组分两者的粘度来进行控制。在一个实例中，可增大第二涂料组分的粘度，以减少被虹吸到涂料混合物中的量。在另一个实例中，可降低第二涂料组分的粘度，以增加被虹吸到涂料混合物中的量。类似地，可按需降低或增大第一涂料组分的粘度，以达到期望的混合比。
申请人意外地发现，使用本发明的方法时，在广泛的加压载体压力范围即20至80磅每平方英寸表压(psig)内，混合比可为常数。在一个实例中，加压载体的压力可在25至70psig范围内。在另一个实例中，加压载体的压力可在28至65psig范围内。在又一个实例中，加压载体的压力可在30至60psig范围内。
在一个实例中，混合比可通过选取不同直径大小的输出口来确定。通过采用不同尺寸的出口形成的涂料混合物可以喷涂到合适的基底上。可以测量基底上所形成的涂层的性能。根据性能测量，可以选取输出口的合适尺寸或合适尺寸范围。在另一个实例中，混合比可通过选取不同直径大小的连接路径来确定。
调节装置可选自机械流量限制器、电子流量限制器、压力控制的流量限制器、气动流量限制器、或它们的组合。机械流量限制器的实例可包括连接到输出口的具有预定流道直径的管道，或可控制流通的机械阀门。电子流量限制器的实例可包括电子阀门或电子阀门致动器。压力控制的流量限制器可为任何可基于压力来控制流量的机械或电子控制器。
可以将流速控制器(例如阀门或商用内嵌流量控制器)连接到输出口，以调节第二涂料组分的流量，从而影响混合比。流速控制器也可以是放置在连接路径内的小插件或连接到与输出口相连的连接路径上的管材。此类插件可有效地减小连接路径或管材的尺寸，从而降低第二涂料组分的流量。
尺寸的选取和流速控制器的使用可以结合起来。例如，可以选择输出口合适范围内的尺寸，并可将阀门连接到输出口，从而可以对混合比进行微调。任何可以连接到输出口的流速控制器均可适用于本发明。
调节装置可在任何可有效调节输出口的流量的位置处连接到该输出口。调节装置可与入口接头相连或放置在与特定输出口相连的连接路径中。调节装置也可放置在沿管材的任何位置处，所述管材将第二或后续涂料组分从其存储容器输送到递送装置的入口接头。
本发明的另一个优点是能够快速固化，与此同时保持延长的适用寿命。在常规方法中，当涂料组合物能够快速固化时，较短的适用寿命是一大挑战，这是因为所有组分混合在一起成为罐装混合物，并且一旦开始混合固化反应就立即开始。在本发明中，涂料组合物在喷涂前可具有延长的适用寿命，这是因为一种或多种用于固化的组分如催化剂没有混合在一起。然后涂料组合物可在喷涂后快速固化，这是因为在喷涂过程中第二涂料组分如催化剂是在雾化后而被混合。
本发明的又一个优点是喷涂或涂料性能的某些方面可以按需配置方式进行改进。例如，通过更改喷涂过程中混合到涂料组合物中的催化剂的量，可以调节涂料组合物的固化时间。这可以通过在喷涂时调整调节装置而实现。
本发明还可涉及一种由本发明的方法制备的涂层和涂覆基底。
本发明还涉及一种使用本发明的方法在基底上制备涂料组合物层的系统。该系统可包括：
(A)喷枪，其包括喷枪体(1)、一个或多个入口和喷嘴组合件(2)，其中喷嘴组合件包括孔口(13)和气帽(24)；以及
(B)递送装置，其包括：
(i)至少一个输出口(14)，其中所述输出口横向定位在所述孔口(13)处；
(ii)至少一个入口接头(8)；以及
(iii)至少一条连接路径(11)，其连接着所述入口接头(8)和所述输出口(14)，其中所述输出口通过所述连接路径和所述入口接头连接到包含第二涂料组分的存储容器(4)；
(C)任选地，调节装置(32)，其连接到所述输出口以调节第二涂料组分向所述输出口的供应；
其中所述涂料组合物的第一涂料组分的第一雾化流是通过加压载体流在所述孔口(13)处产生的，其中所述第一涂料组分存储在第一存储容器中并通过所述喷枪的第一入口传送到所述孔口；
其中通过用选自第一涂料组分的第一雾化流、加压载体流或它们的组合的虹吸流，从连接到包含第二涂料组分的第二存储容器的所述输出口(14)虹吸所述第二组分来产生所述涂料组合物的第二涂料组分的第二雾化流。
输出口(14)、入口接头(8)、以及连接路径(11)可被构造为固定到喷枪气帽上的附加装置，或可被构造在所述喷枪的气帽中。附加装置的代表性实例可包括图2A、3、4、9A以及9B示出的实例。采用常规装置(例如一根或多根螺杆、夹片、夹具、粘合剂、插销、或它们的组合)可将附加装置固定到气帽上。构造在气帽中的递送装置的实例可包括图2B、2C和2D示出的实例。递送装置可包括一个输出口，如图2A、2B和3所示。递送装置也可包括两个或更多个输出口，如图2C、2D、4和9A所示。两个或更多个输出口可合并为单个输出口，如图9B所示。
附加装置(2D)的代表性构型可在图2A、3、4、9A以及9B中示出。本系统可具有单个输出口(14)，如图2A、3以及9B所示；或两个或更多个输出口(14)，如图4和9A所示。根据本文所公开的描述，本领域的技术人员可进行修改和重新配置，因此附加装置可与其他喷枪、喷嘴组合件、气帽或它们的组合一起使用。
图5示出孔口(13)和两个输出口(14)的放大正视图。图6示出递送装置的横截面侧视图，其指示了两个输出口(14)和孔口(13)的相对位置，其中每个输出口(14)均横向定位在所述孔口(13)处。如前所述，根据孔口(13)与输出口(14)之间的相对位置，第二(或后续)涂料组分可通过不同虹吸流虹吸。虽然本公开的图和实例示出了垂直相对位置，但是输出口和孔口可定位在使虹吸可有效进行的任何相对位置。
本发明的系统可被构造为虹吸第三或后续组分。本发明的递送装置可被构造为具有多个入口接头(8)、多条连接路径(11)或多个输出口(14)，如图2C、2D、4、9A以及9B中的代表性实例所示。图10A至10H示出了其他构型的实例。在另一个代表性构型中，两条或更多条连接路径可结合于一点处，因此连接路径连接到可横向定位在孔口(13)处的单个输出口(14)。图9B示出了一个实例。
所述一个或多个入口接头(8)可被构造为通过直接接合(例如通过将其塞上或旋上存储容器)或通过连接装置如固定或柔性管材而与一个或多个单独的存储容器(4)相连接。还可使用附加硬件，例如一个或多个“Y”形连接器。图10示出了合适构型的实例：(A)有单个输出口/入口接头连接到单个容器的递送装置；(B)有单个入口接头连接到两个单独的容器的递送装置；(C)有两个出口/入口接头连接到两个单独的容器(示出)或单个容器(未示出)的递送装置；(D)-(H)有多个出口和入口接头且仅其中一些连接到一个或多个容器的递送装置，其中其他入口可关闭。当递送装置具有两个或更多个入口接头、并且仅有其中一个连接到容器时，优选的是通过常规装置如顶盖、塞子或阀门来关闭未连接的入口接头。任选地，一个或多个控制流速的调节装置(32)，例如阀门、插件、夹具或商用内嵌流量控制器可被定位和构造为在一个或多个位置处控制一种或多种组分的流速。调节装置可选自机械流量限制器、电子流量限制器、压力控制的流量限制器、或它们的组合。在不脱离本发明的实质和范围的前提下，本领域的技术人员可根据本文所公开的本发明的说明来设计或修改构型。
图11示出了另一个代表性构型的实例。在此实例中，容器(4)可通过常规连接(如螺纹连接或插入式连接)连接到入口接头(8)的顶部。调节装置(32)，如阀门，可放置在连接容器(4)和入口接头(8)的路径中。在一个实例中，调节装置(32)为具有两个连接端的阀门：一端连接到入口接头(8)，而另一端连接到容器(4)。在另一个实例中，调节装置(32)为内置于可连接到入口接头(8)的容器中的阀门。在又一个实例中，调节装置(32)为内置于可连接到容器(4)的入口接头(8)中的阀门。调节装置(32)可手动打开或关闭，或通过机械方式或电子方式连接到扳机(22)而打开或关闭。优选地，调节装置(32)可在喷枪未喷涂时关闭以防止容器(4)中的内容物泄漏，也可打开以使容器(4)中的内容物流向输出口(14)。
包含第二或后续涂料组分的存储容器(4)可为柔性容器，例如塑料袋；固定形状的容器，例如由金属或硬性塑料制成的罐；或固定形状容器内的柔性内胆，例如放置在固定形状的金属容器内的柔性塑料袋。优选的是可容易折叠的柔性容器。柔性容器可以是可收缩衬里，该衬里可被密封并直接使用或放置在固定形状的容器内。存储容器可以是透明的或具有透明窗口，因此可容易地观察容器中内容物的液位。存储容器可具有指示器，以显示容器中内容物的液位。存储容器可以是一次性的或可以重复使用。存储容器可以连接到入口接头(8)，该入口接头通过连接路径(11)连接到输出口(14)。存储容器可通过常规装置(例如夹子、夹具、一组匹配的螺杆轨道、或插件)连接到入口接头(8)。在一个实例中，存储容器包括可插入到入口接头(8)中的管子。在另一个实例中，存储容器通过匹配的螺杆轨道拧紧到入口接头(8)上。在又一个实例中，将存储容器插入到入口接头(8)中并用附加扣件固定。存储容器还可具有单向流动限制器(26)以避免回流，其中所述单向流动限制器只能使内容物沿一个方向流动，例如只能从容器流向输出口。定向流量限制器可阻止任何回流以避免潜在的污染。可使固定形状的容器通风以使得容器内的内容物可保持在大气压下。
虽然这里具体描述了具有多种涂料组分的涂料组合物，但是本发明还可用于具有多种组分并且这些组分需要混合以形成混合组合物的组合物。通过本发明，组合物的第一组分可被喷雾装置雾化，而组合物的第二组分或后续组分可被虹吸进雾化的第一组分中以形成混合的组合物。
本发明进一步涉及一种用于制备包含两种或更多种组分的混合组合物的系统。所述系统可包括：
(A)喷枪，其包括喷枪体(1)、一个或多个入口和喷嘴组合件(2)，其中喷嘴组合件包括孔口(13)和气帽(24)；以及
(B)递送装置，其包括：
(i)至少一个输出口(14)，其中所述输出口横向定位在所述孔口(13)处；
(ii)至少一个入口接头(8)；以及
(iii)至少一条连接路径(11)，其连接着所述入口接头(8)和所述输出口(14)，其中所述输出口通过所述连接路径和所述入口接头连接到包含第二涂料组分的存储容器(4)；
(C)任选地，调节装置(32)，其连接到所述输出口以调节第二涂料组分向所述输出口的供应；
其中所述混合组合物的第一组分的第一雾化流是通过加压载体流在所述孔口(13)处产生的，其中所述第一组分存储在第一存储容器(3)中并通过所述喷枪的第一入口传送到所述孔口(13)；
其中通过用选自第一组分的第一雾化流、加压载体流或它们的组合的虹吸流，从连接到包含所述第二组分的第二存储容器(4)的所述输出口(14)虹吸第二组分来产生所述混合组合物的第二组分的第二雾化流。
在如上所述的系统中，所述第一组分的雾化流可通过选自压缩空气、压缩气体、压缩气体混合物或它们的组合的压缩载体来产生。
实施例
本发明将在下面的实施例中得到进一步阐述。应该理解，尽管这些实施例说明了本发明的优选实施方案，但仅是以例证的方式给出的。通过上述论述和这些实施例，本领域的技术人员可确定本发明的必要特征，并且在不脱离本发明的实质和范围的前提下，可对本发明作出各种变化和修改以适应多种用途和条件。
粘度可通过使用察恩2号杯(Zahn cup #2)进行两次粘度测量而确定。以下实例的适用寿命由使涂料组合物或相关罐装混合物的粘度加倍所需的时长限定。
涂层的微观硬度是使用Fischerscope硬度计(HM100V型)而测定。硬度计设定的最大力为100mN，测定力以1秒的步长分50步逐步增大。硬度是以N/mm为单位进行记录。
波前像差是通过使用得自Byk-Chemie的波前像差仪进行测定。记录了短值(s)和长值(L)。
不沾棉测试：在烘焙涂层后，通过从1英寸距离处落下棉球来测试平板。使棉球在涂层上停留2分钟，然后将平板翻转。如果棉球从平板上掉落，且不留任何残留，则称为“不沾棉”。
涂层实例1至3
根据制造商的指示，将受相应注册或未注册商标保护的DuPont ChromaClear
Figure BPA00001357910100181
 G2-7779STM与活化剂7775S(均得自E.I.duPont de Nemours and Company(Wilmington，USA))混合，以形成第一涂料混合物，也称为第一涂料组分。将第一涂料组分置于重力喷枪的主存储容器(也称为第一存储容器)中。
根据表1制备了各种催化剂溶液。每一种溶液均用作第二涂料组分，并置于喷枪的第二容器中。
通过选择大小合适的连接管材连接第二容器和递送装置的输出口，而将第一涂料组分/第二涂料组分的混合比控制在约13/1。
将上述制备的清漆喷涂到Uniprime(ED-5000，冷轧钢(04X12X032)B952 P60 DIW未抛光Ecoat POWERCRON 590，得自ACT Laboratories(Hillsdale，Mich.))上至薄膜厚度为2.3至2.6密耳。如表中标示，将涂层在60℃下烘焙5分钟或10分钟。
表1：涂层特性。
Figure BPA00001357910100191
DBTDL＝二月桂酸二丁基锡。
实施例4至6
将DuPont ChromaClear
Figure BPA00001357910100192
 G2-7779STM置于重力喷枪的第一存储容器中，作为第一涂料组分。将活化剂7775S置于喷枪的第二存储容器中，作为第二涂料组分。将第一和第二涂料组分的混合比设定在约12/3。
在实例4中，如实施例1中的0.125％的DBTDL被用作第三涂料组分并置于第三存储容器中。将第一/第二/第三涂料组分的混合比设定为12/3/1。
在实施例5中，如实施例2中的0.125％的DBTDL和2％的乙酸被用作第三涂料组分并置于第三存储容器中。将第一/第二/第三涂料组分的混合比设定为12/3/1。
在实施例6中，如实施例3中的0.0625％的DBTDL和0.5％的乙酸被用作第三涂料组分并置于第三存储容器中。将第一/第二/第三涂料组分的混合比设定为12/3/1。
如实施例1至3所述，将涂料喷涂到基底上。
实施例7
如实施例1至3中所述，将DuPont ChromaClear G2-7779STM与活化剂7775S混合，并置于重力喷枪的第一存储容器中，作为第一涂料组分。
将浓度为0.25％的DBTDL用作第二涂料组分并置于第二存储容器中。将4％乙酸的乙酸乙酯溶液用作第三涂料组分并置于第三存储容器中。
使用的第一/第二涂料组分的混合比为13/0.5。喷涂过程中，首先打开控制第三涂料组分(4％乙酸)的流量的阀门，使乙酸混合到涂料混合物中。然后在喷涂过程中缓慢关闭阀门，使混合到涂料混合物中的乙酸的量递减。如实施例1至3所述将涂料喷涂到基底上。据信乙酸能调节催化剂DBTDL的活性。乙酸量较少时，DBTDL的活性较高，从而涂层可更快固化。随着在喷涂过程中乙酸的量递减，整个涂层可均匀固化。

Claims (9)

1.用于在基底上制备涂料组合物层的系统，所述涂料组合物包含两种或更多种涂料组分，所述系统包括：
(A)喷枪，所述喷枪包括喷枪体(1)、一个或多个入口、喷嘴组合件(2)，所述喷嘴组合件包括孔口(13)和气帽(24)；以及
(B)递送装置，所述递送装置包括：
(i)至少一个输出口(14)，其中所述输出口横向定位在所述孔口(13)处；
(ii)至少一个入口接头(8)；以及
(iii)至少一条连接路径(11)，所述连接路径连接着所述入口接头(8)和所述输出口(14)，其中所述输出口通过所述连接路径(11)和所述入口接头(8)连接到包含第二涂料组分的第二存储容器(4)；
(C)任选地，调节装置(32)，其连接到所述输出口以调节所述第二涂料组分向所述输出口的供应；
其中所述涂料组合物的第一涂料组分的第一雾化流是通过加压载体流在所述孔口(13)处产生的，其中所述第一涂料组分存储在第一存储容器(3)中并通过所述喷枪的第一入口传送到所述孔口(13)；
其中通过用选自所述第一涂料组分的第一雾化流、所述加压载体流或它们的组合的虹吸流，从连接到包含所述第二涂料组分的第二存储容器(4)的所述输出口(14)虹吸所述第二涂料组分来产生所述涂料组合物的第二涂料组分的第二雾化流。
2.权利要求1的系统，其中所述输出口、所述入口接头、以及所述连接路径被构造为固定到所述喷枪的气帽的附加装置。
3.权利要求1的系统，其中所述输出口、所述入口接头、以及所述连接路径被构造在所述喷枪的气帽中。
4.权利要求1的系统，其中所述存储容器(4)通过所述调节装置(32)连接到所述入口接头(8)。
5.权利要求1的系统，其中所述递送装置包括两个或更多个输出口。
6.权利要求1的系统，其中所述递送装置包括两个或更多个入口接头。
7.权利要求1的系统，其中所述调节装置选自机械流量限制器、电子流量限制器、压力控制的流量限制器、或它们的组合。
8.用于制备包含两种或更多种组分的混合组合物的系统，所述系统包括：
(A)喷雾装置，所述喷雾装置用于通过所述喷雾装置的孔口(13)产生所述混合组合物的第一组分的第一雾化流；以及
(B)递送装置，所述递送装置包括：
(i)至少一个输出口，其中所述输出口横向定位在所述孔口(13)处；
(ii)至少一个入口接头(8)；以及
(iii)至少一条连接路径(11)，所述连接路径连接所述入口接头(8)和所述输出口(14)，其中所述输出口通过所述连接路径
(11)和所述入口接头(8)连接到包含第二组分的第二存储容器(4)；
(C)任选地，调节装置(32)，其连接到所述输出口以调节所述第二组分的供应；
其中所述混合组合物的第一组分的第一雾化流通过加压载体流在所述孔口(13)处产生，其中所述第一组分存储在第一存储容器(3)中
并通过所述喷枪的第一入口传送到所述孔口(13)；
其中通过用选自所述第一组分的第一雾化流、所述加压载体流或它们的组合的虹吸流，从连接到包含所述第二组分的第二存储容器(4)的输出口(14)虹吸所述第二组分来产生所述混合组合物的所述第二组分的第二雾化流。
9.权利要求8的系统，其中所述雾化的第一组分流通过选自压缩空气、压缩气体、压缩气体混合物或它们的组合的压缩载体产生。
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