CN1997405B - 超声处理电涂覆工艺中所使用的电涂覆液体的装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于处理电涂覆流体的方法，涉及将电涂覆流体暴露至高频超声，而同时将微泡发射进入电涂覆流体中。在其它实施例中，所述方法涉及将电磁射线发射进入所述流体中。在其它实施例中，所述方法包括将电涂覆流体输送进入隔室中。公开了一种用于处理电涂覆流体的装置，包括隔室(2)，其被构造成保持电涂覆流体；至少一个超声发射器(1)，其被构造将高频超声(4)发射进入所述隔室(2)中；以及微泡发射器(3)，其被构造成将微泡(5)发射进入所述隔室(2)中。在其它实施例中，所述装置可与外部电涂池槽流体连通。在其它实施例中，所述装置可包括电磁射线发射器(12)，其可将可见光发射进入所述隔室中。

Description

超声处理电涂覆工艺中所使用的电涂覆液体的装置和方法

本申请要求2004年6月23日提交的美国临时专利申请No.60/582,390的优选权。

技术领域

本发明涉及工业流体的净化，并且更具体地讲，涉及通过低功率、高频、超声辐射的方式净化在电涂覆工艺中所使用的流体。

背景技术

电涂覆(电涂)大体涉及涂覆方法，即其中，利用电流以将涂层沉积在物体上。如在此所用，优选的实施例经常将“电涂”描述为涂漆方法，但是术语“电涂”足够广泛可以覆盖任何适合的涂覆方法。

电涂覆基于这样的原理而工作，即具有相反电荷的微粒彼此相互吸引。更具体地讲，电涂覆系统大体将DC(直流)电荷施加至浸入在具有相反电荷的涂漆微粒的池槽中的金属部件(或者任何期望被涂漆的部件)。涂漆微粒被吸到金属部件上，并且漆被沉积在所述部件上，大体附着在包括裂缝和拐角的表面上形成均匀、连续的膜，直至涂层达到了期望的厚度。在达到期望的厚度之后，部件可被绝缘，以通过停止吸引而停止漆微粒的沉积。

传统的电涂覆系统包括多个部件，其有助于维持线性指标。例如，整流器通常将DC电荷供应至所述池槽，从而使得涂覆所浸入的物体。另外，循环泵经常在整个电涂覆池中维持适当的漆混合均一性。此外，涂漆池槽的温度控制大体通过热交换器和/或冷却器而提供。电涂覆系统经常采用罐过滤器以去除引入到所述涂漆系统中的灰尘微粒。通常，利用超滤器以控制漆传导性、产生残渣渗透，并且允许恢复涂漆固体。

电涂大体涉及多个步骤，包括：电沉积预处理、电沉积、涂漆、浸浴、冲洗、以及后续冲洗，它们每个涉及工业流体。在电涂之前，金属件大体在磷化工艺中被处理，并且然后被冲洗。

不幸的是，在电涂覆工艺中所使用的流体，尤其是水基流体，容易受到细菌、藻类、真菌、酵母、霉菌和其它微生物繁殖影响。在电涂装置中所处理的具有电荷的介质倾向于发展细菌，这是因为出现在制剂中的固体微粒的高表面/体积比，以及它们的高有机含量。这些流体的生物污染物可以是代价昂贵并且危险的，因而，期望一些对于这些流体的生物学控制。

在电涂覆工艺中所使用的工业流体可包括复杂成分、浆料、和乳剂、以及纯净或过滤液体。用于这些成分的液体调漆料(vehicle)经常是软化的或除去离子的水(DI)(见Freese等人的美国专利No.5393390)。涂料成分经常包含各种不同类型的成分。例如，电沉积漆经常是多成分的乳剂或分散体(dispersion)。因而，有利的是，保护制剂以及液体介质本身。

在电涂中，一种富含的细菌是洋葱伯克霍尔德菌，其是一种革兰阴性杆菌。可由洋葱伯克霍尔德菌造成人类感染，尤其对于具有囊肿性纤维化和慢性肉芽肿病的患者，并且可经常是致命的。

重要的是注意到，生物污物通常感染整个电涂系统，包括电路、过滤装置以及涂料。这些流体的生物污染物还可减少在部件上所施加的末道漆的品质，并且增加修理时间以及维护成本。生物污物还可对于最终的制品的品质是有害的。

生物污染物通常与生物膜的形成相关联。利用传统的处理方法，经常不能显著地减少生物膜，因而，仍需要从电路设备和管道上高效去除生物膜。多个专利公开文献，例如美国专利No.5971757、No.5961326、No.5749726以及No.5204004，启示利用各种不同的可替换内置式水过滤器，以便捕获细菌，例如生物膜蜕皮。

为了最小化在电涂覆工艺中所使用的污染的流体的这些危险、危害以及其它负面影响，多种设备将可评估的级别的不同的生物杀灭剂添加到在电涂覆工艺中所用的流体中，以杀死和抑制微生物的生长。然而，在实践中，这些媒介物有限起作用。除了花费更多的钱以外，限制生物杀灭剂的量，所述生物杀灭剂可使用在电涂覆流体中，而不危及流体的功效。此外，这些传统的方法并不提供长期减少大型工业系统中的微生物数。

为了实现持续和长期使用电涂覆流体，期望的是，电涂覆流体的处理并不调整电涂覆流体或乳剂的期望的成分或特性。生物杀灭剂的主要问题是它们对于电涂流体的功效和整体性是有害的。最后，微生物克服生物杀灭剂，并且电涂覆流体和污染物的微生物降解导致在工作环境中的恶劣气味。

除了使用生物杀灭剂以外，其它措施已经使用了以下方法以处理电涂流体：使用放射性金属(例如，Kelly等人的美国专利No.5011708)，生物膜去除方法(例如，Fontana的美国专利No.6183649，和Hollis等人的美国专利No.5411666)，物理方法、例如电解(见Welch等人的美国专利No.6117285，和Robinson的美国专利No.5507932)、原电池处理(见Hradil的美国专利No.6287450，和Andrews等人的美国专利No.6746580)、以及脉冲光杀菌(见Clark等人的美国专利No.6566659)。

现有处理方法还使用生物杀灭剂，以处理在电涂中所用的工业设施。这些设施经常使用过滤系统，以便输送和再循环带有阻塞涂漆和粗糙固体微粒等的流体。这些过滤器的生物污染物通过使用生物杀灭剂而被处理。在流速减小至不可接受的低级别时，还使用利用半渗透中空纤维膜的不纯微量过滤(MF)或超滤(UF)的原位清洁系统(见Smith等人的美国专利No.5403479)。

因而，用于净化电涂流体的传统方法包括去除微生物的膜式过滤，和/或添加化学制品，或其它添加剂以杀灭和/或抑制流体中的增生扩散微生物。

重要的是注意到，在电涂工艺中所涉及的液体经常主要是水。因而，工厂车间经常需要处理大量软化的和/或去离子的水。通常要连续更换消耗的水，这是由于蒸发、溢出和冲洗。由于受污染的去离子的水是非常腐蚀性的，并且抗腐蚀化学制品的添加并不总是被评价为最佳解决方法，仍需要便宜地和安全地处理这种去离子的水，而不显著减小流体的功效。

尽管已经提出使用高功率、低频超声以处理局部表面，以便防止它们生锈、污垢、弄脏(见Urroz的美国专利No.5386397)，但本技术领域仍需要净化在电涂工艺中所使用的流体。

同样重要的是注意到，流体中的高固体含量通常对于化学、UV、或低频超声力学处理方法是有害的。更具体地讲，固体经常用作为对于透光的吸附物或屏蔽物。因而，介质的不透明性和不均匀性经常是对于其在传统方法作用下的净化的阻碍因素。例如，介质的不透明性尤其对于UV处理是有害的。

因此，在本技术领域需要处理在电涂工艺中所用的流体的高效和新的方法，其不使用大量生物杀灭剂，并且其可长期提供均匀的保护，或大致均匀的保护。

发明内容

在另一个实施例中，用于减少存在于电涂覆流体中的活性微生物的装置被设置成，包括隔室，其保持电涂覆流体；超声发射器，其构造成将高于100kHz频率的超声信号发射进入隔室中；以及气体微泡发射器，其构造成将具有小于1mm平均直径的气体微泡发射进入隔室中的超声场中。

在另一个实施例中，处理电涂覆流体的方法被设置成，包括从流体输送回路收集电涂覆流体；将电涂覆流体输送进入隔室中；并且同时将隔室中的电涂覆流体暴露至气体微泡以及100kHz或更高频率的超声。

在另一个实施例中，装置设置成包括电涂覆系统；电涂覆流体回路，其连接至电涂覆系统；隔室，其构造成保持电涂覆流体，通过所述隔室，所述电涂覆流体被输送；超声发射器，其构造成将高于100kHz频率的超声信号发射进入所述隔室中；以及气体微泡发射器，其构造成将具有小于1mm平均直径的气体微泡发射进入被构造成保持电涂覆流体的隔室中的超声场中。

附图说明

图1是示出了在此所述的方法和装置的结构的一个可能实例的示意图；

图2是示出了在此所述的超声/微泡装置的一个实施例的示意图。

具体实施方式

以下详细的说明涉及本发明的特定的实施例。然而，本发明可以以不同的方式实施。在本说明书中，在附图中相同的附图标记代表相同的部件。

在此所述的方法和装置令人吃惊地提供了对于多种电涂系统中的微生物的高效的和广泛的控制。在优选的实施例中，在此所提供的方法和装置涉及利用高频、低功率超声净化在电涂覆工艺中所使用的流体。尽管在这里经常都使用术语“净化”或“处理”，但应该注意的是，所公开的方法和装置可被用于还防止电涂流体中的污染。

在更加特定的实施例中，在此所提供的方法和装置可高效地去除工业电涂覆电路中所出现的生物膜，延长在电涂覆工艺中所使用的流体的使用期限，并且降低或减少由电涂覆工艺中所用的严重污染的或生物灭杀处理的流体作用至工作者的风险。

在此所提供的方法和装置的一个特别的优点在于，它们可在介质中出现污染物的情况中工作。不像处理电涂流体的传统的方法，介质的不透明性和非均匀性对于在此所提供的净化方法而言并不是一种严重干扰因素。因而，在特定的实施例中，在此所提供的方法和装置可应用于处理非均匀性的水，低至高固体含量的成分，或液体介质。

在其它实施例中，利用在此所述的技术，固体可以被间接处理。更具体地讲，在此所述的实施例防止在固体的表面上明显形成生物膜，或者如果生物膜在本方法的高频/低功率超声辐射的初始化之间已经出现，则在此所述的实施例显著减少生物膜的量。

在更加特定的实施例中，利用在此所述的装置和方法，微生物的群体级别可减少至并不对工作者造成危险的级别，导致对于工作环境的改进的品质。

在其它有利的实施例中，在此所述的方法和设备的使用可显著延长电涂流体的使用期限和/或储藏期限。在更加特定的方面，受控的高频、低功率、超声辐射并不显著减少流体的完整性或功效。

在其它实施例中，在此所述的技术还可净化并不穿过超声隔室的微粒。例如，在工业电路中，电路的远程部分可通过所公开的方法的延迟生化机制的作用而消除生物膜。

在其它有利的方面，用于处理电涂覆工艺中所用的污染流体以及用于电涂覆流体替代物的成本显著减少。附加地，对于环境的化学污染被最小化或防止，其中，可用循环所使用的流体的工艺。

在其它实施例中，在此所述的方法和装置可用于处理固体、具有电荷的水、以及主体流体介质，而不使用生物杀灭剂。

在附加的实施例中，在此所述的方法和装置可高效用于具有电荷的液体介质，以及它们的不同的成分，而不改变它们的期望的特性或者抑制使用在电涂工艺中的这些成分的功效。

仍在其它实施例中，在此所提供的方法和装置可用于处理纯去离子或软化的水，或包含去离子或软化的水的制剂。

在优选的实施例中，在此所述的方法和装置提供环境友好的溶液，以满足最严格的环境和健康规章。在其它优选的实施例中，在此所述的方法和装置可产生低成本而高效的净化效果，其与用于处理电涂流体的现有技术的方法相比并不过多危害环境。

在更加特定的实施例中，在此所述的技术涉及这样的装置和方法，它们可压制、防止在电涂覆流体中出现的微生物的生长，并去除其。在其它实施例中，例如，在此所提供的装置和方法可处理在电涂覆工艺中所用的流体，而这些是在这些流体被怀疑包含微生物时完成的。

具有高固体含量的电涂覆流体随着时间而降解，这部分地基于微生物(例如细菌)的生长和污染。因此，在此所述的实施例包含通过防止由微生物造成的降解而延长电涂覆流体的使用期限。

装置和方法

在此所述的实施例可在de Meulenaer等人的美国专利No.6540922和No.6736979中发现。处理电涂覆工艺中所用的流体的方法可利用在此公开的装置来完成。可用于处理电涂覆流体的装置的一个特定实施例在图1中示出。例如，在特定的实施例中，待处理的电涂覆流体可含有微生物，其包括细菌、病毒、真菌、原生物等。

取决于电荷的极性，电涂覆可大体被归类为阳极电涂覆或阴极电涂覆。在此所述的方法和装置可用于处理在阳极电涂覆或阴极电涂覆中所使用的流体。在阳极电涂覆中，待涂覆的部件是具有正电荷的阳极，其吸引涂漆池槽中的具有负电荷的涂漆微粒。在阳极处理的过程中，少量金属离子移入漆膜中，这可限制这些系统的性能。它们的主要用途通常在于内部或温和侵蚀性外部环境中的制品。

在阴极电涂覆中，待涂覆的部件设有负电荷，吸引具有正电荷的涂漆微粒。阴极电涂覆大体将负电荷作用至金属部件，其吸引具有正电荷的涂漆微粒。颠倒在阳极工艺中所用的极性大体减少进入所凝固的漆膜的离子的量，并且因而可提高阴极产物的性能。阴极涂层是具有优良抗腐蚀性的高性能涂层，并且可配制用于外部耐久性。

电涂覆技术可进一步被归类为两种其它类型：环氧树脂型和丙烯酸脂型。这两种技术被广泛用于阳极系统和阴极系统中。下表(表1)提供了这些系统的通常属性以及最终用途：

                表1

	属性	最终用途
			阳极环氧树脂	低凝固	农业器具车辆部件结构钢
阳极丙烯酸脂	颜色控制光泽控制内部控制经济性	金属办公用具空气扩散器棚架金丝网筛和衣架
			阴极环氧树脂	抗腐蚀性抗化学性	车辆与部件变压器器具
阴极丙烯酸脂	UV耐用性抗腐蚀性颜色控制	草坪与花园农业器具车轮装饰器具

阳极环氧树脂的典型低凝固品质使得这些配方对于铸件、发动机以及温度敏感的基材或组件而言具有良好的光洁度。加热、通风和空气调节部件大体涂覆有阳极丙烯酸脂涂料。阳极丙烯酸脂涂料还被用于涂覆电开关装置，这不仅需要颜色和光泽控制，还需要膜硬度、抗化学性以及腐蚀保护性。

车辆本体和车辆部件以及附件是一些由阴极环氧树脂电涂覆而大体被涂覆的制品。阴极丙烯酸脂涂料，还由它们的抗化学性以及抗碱性被公知，而通常被用于对实验室用具、以及草坪和公园设备提供一个涂层的饰面。在此所提出的方法和装置可与上述所列的电涂覆系统一起使用。

大体上，电涂覆工艺可被分成四个不同的部分：预处理，电涂覆浸浴，后续冲洗以及烤炉烘烤。在此所述的方法和装置可被用于处理在任何这些步骤中所用的电涂覆流体。

大体上，预处理步骤包括清洁和磷化处理待涂覆的部件，从而准备部件以便进行电涂覆。在满足最终使用者所期望的性能要求时，清洁和磷化处理经常是重要的。磷酸铁和磷酸锌是预处理系统中所使用的公共材料。在该部分中可采用喷涂以及浸渍阶段这两者。

电涂覆池槽大体包括80至90％的去离子水以及10至20％的涂料固体，例如漆。去离子水用作为这些固体的载体，这些固体通常恒定搅拌。涂漆微粒大体包括树脂和色素。树脂通常是最终的漆膜的主体，并且经常提供腐蚀保护、耐用性以及刚性。色素大体被用于提供颜色和光泽。在此所述的装置和方法可被用于处理水本身和水/涂漆固体成分。

大体上，在电涂涂漆工艺的过程中，涂漆大体以受控的速度施加至部件，这可通过所应用的电压的量而被控制。在涂层达到期望的膜厚度之后，部件可被绝缘，减缓涂覆工艺。随着部件从池槽取出，过多的涂漆固体，通常被称为“带出料(drag out)”或“乳状涂层(cream coat)”，通常附着至表面。这些过多的固体然后被冲洗掉，以维持功效和审美。出于功效的原因，在这些后续冲洗中所用的冲洗液体通常被返回至罐。在此所述的装置和方法可被用于处理冲洗液体。

在离开后续冲洗之后，涂覆的部件通常进入烘箱中。大体上，烘箱交联和凝固漆膜，以确保最佳性能特性。烘焙进度大体采用范围从180℉至375℉的温度，这取决于所采用的技术。

图1示出了示意性的系统20，其中，可采用本发明的实施例以处理在电涂覆中所使用的流体。电涂覆系统包括电涂覆池槽22，其包含电涂覆流体24，所述电涂覆流体在该实施例中包含大约20％涂漆固体。电涂覆流体24输送至超滤过滤器26，其过滤出涂漆固体，将它们沿路径28输送回所述电涂覆池槽。电涂覆流体中的剩余的部分，在这种情况中是去离子的水30，沿路径32被输送至超声/微泡装置34，例如参看图1如下更加详细所述。

超声/微泡装置34然后被用于处理去离子的水，如下所述，并且处理后的去离子的水然后沿路径40被输送至冲洗池槽42。在参看图2所述的系统中，可以看出来，去离子的水30，其用作为冲洗液体，被允许从冲洗池槽42溢出到第二冲洗池槽44，并且从那里，被允许溢到电涂覆池槽22中。

参看图2，可以看出来，一组待处理物体50可移动通过一组池槽，从而完成电涂覆工艺。优选已经被预处理的物体50首先被下降进入电涂覆池槽22中，并且然后被取出。然后通过依次将物体降低进入冲洗池槽44和42中而完成后续冲洗。去离子的水30通过超声/微泡装置30被处理，并且所处理的水将逐渐从上侧冲洗容箱42向下流至电涂覆池槽22，在该位置点，其可被取出并再次被处理。还可以看出来的是，在必要时，可利用连续冲洗池槽，例如冲洗池槽52，并且冲洗池槽可包括流动或搅拌的流体，如参看冲洗池槽52所示。

在各种不同的工业市场区段中采用电涂覆。每个这些市场具有特定的性能需求，导致配制多种电涂覆方法以满足它们的需要。电涂覆还已经成为用于新应用的可接受的饰面(finishing)方法，针对以下应用的特别清晰的饰面，铝；黄铜以及锌电镀；军用和照相用的极低光泽的涂层；抗化学涂层；以及针对镍或锌电镀的透明、金属型饰面。

在此所述的装置和方法可被用于处理在任何接受的或未来的应用中所使用的电涂覆流体。下表(表2)提供了装置和方法可与之一起使用的电涂覆的特定应用的实例。

                    表2

草坪和花园	抗腐蚀，和抗风化
		印刷电路板	边缘覆盖以及硬度
棚架和家具	颜色控制，硬度，以及抗污迹
		轮子	抗腐蚀和碎屑，抗风化

在特定的实施例中，在此所提供的装置和方法可被用于一个或两个涂层的电涂覆工艺。针对两个涂层的电涂覆工艺，第一涂层大体是导电的环氧树脂电涂层，其在烘焙时提供可接收环氧树脂或丙烯酸脂的第二涂层的表面。两个涂层的电涂覆被实现用于在不牺牲UV耐久性的前提下允许抗腐蚀，同时还从电涂覆的优良功效中获益。两个涂层的系统大体适于提供超过两千个盐水喷雾小时的长期外部耐久性以及抗腐蚀性。用于两个涂层工艺的最终用途的通常实例为变压器、船用发动机、发电机、以及维护应用中。

在其它实施例中，在此所提供的装置和方法可被用于处理在洁净涂层电涂覆和批量电涂覆工艺中这两者中所使用的流体。洁净涂层电涂覆大体涉及用洁净和着色制剂涂覆诸如金、银、黄铜、镍、铜、锌、铝、或者钢的金属。批量电涂覆大体被用于涂覆大量的小部件。

参看图2，在此所述的装置包括隔室2。在特定的实施例中，隔室2的形状为筒形，而在可选的实施例中，隔室2可具有矩形横截面。在其它实施例中，隔室2可与存储器(未示出)连通，其中所述存储器保持待处理的流体。术语“存储器”将被宽广理解，并且大体涉及包含电涂覆流体的设备。在特定的实施例中，在此所提供的装置通过储槽(sump)(例如经由侧流)连接至再循环电涂覆流体。在其它实施例中，在此所提供的装置并不与存储器连通，并且直接连接至待处理的电涂覆流体。

在其它实施例中，隔室2(例如沿其壁)包含一个或多个高频超声发射器1，其将超声4发射进入隔室2中(优选进入该隔室2的中心部)。在其它实施例中，容器还可具有一个或多个微泡发射器3，其用于发射气体微泡5，所述微泡发射器3布置成将气体微泡5发射进入被射入隔室2中的超声场4中。

在此所用的术语“微泡”将指的是具有小于1mm的平均直径的气泡。在一些实施例中，直径小于或等于50μm。在其它实施例中，微泡具有小于大约30μm的直径。在特定实施例中，微泡选自空气、氧气、以及臭氧微泡。为了降低操作成本，可有利的是，利用并非是臭氧微泡的微泡，例如空气微泡。

术语“微生物”是与微菌同义，并且大体涉及病原的或非病原的微生物，它们造成对电涂覆设备(例如机器、工具等)、人、哺乳动物或者任何其它动物有害影响的风险。这种微生物例如可包括需氧和厌氧细菌这两者，病毒，原生物(例如霉菌、藻类)等。

在特定实施例中，在此所述的方法和装置包括低功率、高频超声以处理电涂覆流体。术语“高频”将指的是高于100kHz并直至几MHz的频率。在特定的实施例中，所使用的高频介于200kHz与10MHz之间。在不同的实施例中，超声频率可选自介于200kHz与3MHz之间。在其它实施例中，所使用的频率介于200kHz与1.8MHz之间。

在于此所述的方法和装置的不同实施例中，用于发射气体微泡5的微泡发射器3布置在隔室2的基底11上，(也就是，隔室2的底部上)，从而微泡通过自然上升或者通过气体在电涂覆流体流中的夹带而移动。

仍在其它实施例中，在此所提供的装置和方法压制、处理或防止微生物在电涂覆流体中的生长。尽管目前的技术决不限于它们的精确的作用机制，但是在更加特定的实施例中，在此所提供的装置可产生诸如ROO^-、H^-、^-OH、OH和HOO^-的基团。这些基团还可形成H₂O₂，其与所述基团一起对微生物是有毒性的，并且可使得它们灭活和/或破坏。

有利地，如在此所示，如果在存在微泡的情况下完成所述工艺，则产生这些有毒品种所需的能量被减少。

近来清楚的是，微泡注入到超声场中造成声致发光现象的增加的危险，这是通过微泡叠合在由超声引入的气穴气泡上而实现的，其增加活性和有毒品种的数量。在超声处理协作地与存在的适合尺寸的微泡结合时，在肉眼可见的级别上观察到这种现象。

在特定分子(例如，光敏剂和声敏剂)上直接辐射(例如，超声、激光、光)的效果是高活性氧品种的产生，所述品种例如纯态氧、过氧基团或脂肪酸基团，它们在所处理的电涂覆介质的杀菌性能中，尤其在由氧化应激所导致的生化过程中起到重要的作用。特别地，纯态氧例如可氧化各种不同的细胞成分，例如蛋白质、脂质、氨基酸以及核苷。诸如过氧基团或纯态氧的极高活性氧品种的产生可导致一系列生化反应，它们对于细菌、真菌、藻类和霉菌细胞极其有毒。

在附加的实施例中，在此所提供的装置和方法具有这样的优点，即无需将超声作用至特定的区域，这是因为可以看出，所述处理系统通过以下方式起作用，即将在原位形成的产物(例如：分子信使(molecular messenger)，ROS：(活性氧基团)，基团和H₂O₂)朝待处理电涂覆流体的存储器6散布。

在其它实施例中，在此所述的装置中的一个或多个超声4发射器1被定位成限制驻波现象。例如，在特定实施例中，一个或多个超声发射器可相对于隔室2的轴线9(例如相对于该轴线9为一角度)并且相对于电涂覆流体的流向和相对于微泡5的流向(见图2)斜角定位。这种特征使得在隔室2中的所有微泡5以统计学上相同的方式被处理，而不在隔室2中产生恒定区域。因此，在此所述的特定实施例涉及这样的装置和方法，它们提供均匀的处理，或大致均匀的处理，以及长期保护。

根据其它实施例，在此所述的装置和方法可包括发光器12(也就是，电磁射线发射器)，其将具有几乎为可见范围内的频率的射线发射进入超声4场中的隔室2中。然而，对于特定的应用，为了去除特定的微生物，例如可有利的是，发射具有几乎不可见的频率的电磁射线，例如紫外射线(例如，UVA、UVB或UVC型)、红外、激光、微波等。

在不同的实施例中，在此所述的技术涉及这样的装置，其不需要附加的化学制品(例如，生物杀灭剂、光敏剂)以压制或防止电涂覆流体中微生物的生长。其它实施例涉及这样的装置和方法，它们并不需要附加的、诸如光敏剂和/或声敏剂的化学制品以压制、防止细胞的生长，和/或从电涂覆介质中去除细胞。

在一些实施例中，在此所提供的装置和方法可与诸如过氧化物(见Spangler的美国专利No.5684053，Van DeBovenkamp-Bouwman等人的美国专利No.6552215)、臭氧(见Hitchems等人的美国专利No.5157069，Andrews等人的美国专利No.6746580)、季铵盐(见Sherba等人的美国专利No.5416210)的抗菌剂协作使用，单独或协作采用生物灭杀成分，所述生物灭杀成分将提供对于各种不同工业系统中的微生物更加高效和宽广的控制(见Hsu的美国专利No.5759786)。有时，使用特定的生物杀灭剂以有助于防止水溶性的纤维产物受到微生物侵袭(见Hoppe-Hoeffler等人的美国专利No.5430078)。

尽管在一些可选的实施例中，在此所述的方法和装置可与附加的化学制剂一起使用，例如生物杀灭剂、光敏剂、声敏剂和上述其它制剂，重要的是注意到，在处理、防止微生物的生长或压制所述微生物的所提供的方法和装置的功效并不取决于其它化学制品、试剂或药剂(例如生物杀灭剂)的使用。因此，在此所述的方法和装置可不与抗菌剂或任何其它化学制品或试剂一起使用。

在其它实施例中，在此所述的装置和方法可包括用于再循环电涂覆流体的泵或其它装置，以及用于回收出现在电涂覆流体中的微生物的装置。用于回收微生物的装置的实例非排它地包括用于过滤、离心过滤和沉淀的设备(例如，旋流机等)。在特定的实施例中，用于回收的泵和/或装置布置在包含待处理的电涂覆流体的存储器与隔室2之间。

在其它实施例中，电涂覆流体可通过重力流、速度流或沟槽(例如输送沟槽)被收集。在特定的实施例中，在电涂覆流体被收集之后，其可根据在此所述的方法被处理，并且被再循环通过整个电涂覆系统。

在此所述的方法和装置可被用于实际处理任何类型的电涂覆流体，其与适于电涂覆金属等的任何适合的设备(例如机器)一起使用。这种在电涂覆工艺中所用的电涂覆流体可包括但不限于水溶介质、乳剂、分散体或溶体。在此所述的方法和装置可被用于处理目前可用或将来可用的任何适合类型的电涂覆流体。术语“电涂覆流体”应作宽广理解，并且大体涉及在电涂覆工艺中的任何步骤中使用的流体。

在此所述的方法和装置可处理的、在电涂覆工艺中所使用的流体的实例包括但不限于在以下专利公开文献中所公开的电涂覆工艺中使用的流体，如Chung等人的美国专利No.6689459、Clark的美国专利No.5559174、Hoppe-Hoeffler等人的美国专利No.5430078、Miyawaki等人的美国专利No.4728401。

在特定实施例中，在此所述的方法和装置可用于处理在电涂工艺中所用的充填有固体的流体，这是因为电极沉积漆(见Kimpel等人的美国专利No.6589411)经常是多成分的水溶乳剂或分散体(见Sapper的美国专利No.6309710、Ott等人的美国专利No.6274649、Hille的美国专利No.6559220、Kappler等人的美国专利No.6448328)包括：树脂、聚合物、辅助有机溶剂(co-solvent)、用于色素和/或调漆料的湿润剂、凝聚助剂(coalescing aid)、消泡剂、可塑剂、防锈剂、催化剂、引发剂；辅助物质以及其它添加剂，包括：抗氧化剂、稳定剂、光引发剂(photo-initiator)、基团引发剂(radical initiator)、UV—光吸收剂(见Gupta等人的美国专利No.6509399)、色素和/或填充剂、适用期延长剂(pot-life extender)、生物杀灭剂、杀真菌剂、以及除藻类药。涂料池槽中的成分(例如，颜料膏、分散剂)设置成，固体含量的重量可达到20％(见Roux等人的美国专利No.6500229)。

例如，取决于利用在此所述的方法和装置所处理的电涂覆中所用的特定类型的流体，在电涂覆中所用的流体可包含水、以及一种或多种乳化剂、螯合剂、耦合剂、粘度指数改进剂、清洁剂、可塑剂、抗焊剂、油性添加剂、表面湿润剂、分散剂、减活剂、抗泡沫剂、阻蚀剂或者任何其它适合的添加剂。在特定实施例中，在电涂覆工艺中所用的水被去离子或被软化。在其它实施例中，所用的水可包括固体微粒以及化学品，例如存在于电涂覆车间中所用的冲洗流体中。

在特定实施例中，在此所提供的方法和装置可处理由特定电涂覆设备所用的任何电涂覆流体，而不用考虑电涂覆设备是否使用在电涂覆工艺中所用的一种或多种类型的流体，或者电涂覆设备是否连接至在电涂工艺中所用的一个或多个流体存储器。基于上述作用，在电涂覆工艺中所用的流体可导致较长的装备期限，所处理的部件的减小的热变形，更好的表面光洁度等。

在其它实施例中，在此所述装置和方法可与一种或多种其它方法结合使用，其中所述一种或多种其它方法防止微生物繁殖，例如包括：离心过滤、过滤、通气、清洁储槽、维持电涂覆流体的适当的浓度、去除固体并且添加生物杀灭剂。因此，在特定实施例中，在此所述的装置和方法涉及在一种或多种上述处理方法之前、之后或过程中施用高频超声，或其它抗菌处理方法。

尽管上述说明书详细说明了在此所述的启示的特定实施例，然而应该理解的是，无论上述说明多么详细，在此所述的装置和方法可以多种方式实施。同样如上所述，应该理解的是，在说明在此所述的启示的特征或方面时特定术语的使用不应表示术语在此被限定，而应包括与术语相关的在此所述的启示的特征或方面的任何特定特性。因而，在此所述的启示的范围应被理解为对应于权利要求书以及任何其等价物。

Claims (27)

1.一种用于减少存在于电涂覆流体中的活性微生物的装置，包括：

保持电涂覆流体的隔室，其中所述电涂覆流体包含固体颗粒；

与所述隔室流体连通的电涂覆池槽；

超声发射器，其构造成将高于100kHz频率的超声信号发射进入所述隔室中；以及

气体微泡发射器，其构造成将具有小于1mm平均直径的气体微泡发射进入所述隔室中的超声场中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体微泡不是臭氧微泡。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体微泡选自：空气微泡和氧气微泡。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体微泡的平均直径小于大约50μm。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体微泡的平均直径小于大约30μm。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，发射到所述隔室中的超声并不产生恒定场现象。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括电磁射线发射器，其被构造成将可见范围内的电磁射线发射进入所述超声场中。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微生物是细菌。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电涂覆流体是不透明的。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固体颗粒包括具有电荷的固体颗粒。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固体颗粒占所述电涂覆流体重量的20％。

12.一种处理电涂覆流体的方法，包括：

从与电涂覆池槽流体连通的流体输送回路收集电涂覆流体，其中所述电涂覆流体包含固体颗粒；

将所述电涂覆流体输送至隔室中；并且

同时将所述隔室中的所述电涂覆流体暴露至气体微泡以及100kHz或更高频率的超声，其中所述电涂覆流体对于气体和超声的暴露并不改变所述电涂覆流体的期望的特性或者抑制所述电涂覆流体在电涂工艺中使用时的功效。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述气体微泡大致包括环境空气。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述微泡的直径小于大约50μm。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括，将所述电涂覆流体暴露至电磁射线。

16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述电涂覆流体是不透明的。

17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述固体颗粒包括具有电荷的固体颗粒。

18.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述固体颗粒占所述电涂覆流体重量的20％。

19.一种装置，包括：

包含电涂覆池槽的电涂覆系统；

电涂覆流体回路，其连接至所述电涂覆池槽；

隔室，其被构造成保持不透明的电涂覆流体，经过所述隔室，所述电涂覆流体被输送，其中所述电涂覆流体包括包含固体颗粒的多成分的乳剂或分散体；

超声发射器，其被构造成将高于100kHz频率的超声信号发射进入所述隔室中；以及

气体微泡发射器，其被构造成将具有小于1mm平均直径的气体微泡发射进入被构造成保持所述电涂覆流体的隔室中的超声场中，其中所述电涂覆流体对于气体和超声的暴露并不改变所述电涂覆流体的期望的特性或者抑制所述电涂覆流体在电涂工艺中使用时的功效。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述气体微泡不是臭氧微泡。

21.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述气体微泡选自：空气微泡和氧气微泡。

22.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述气体微泡的平均直径小于50μm。

23.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述气体微泡的平均直径小于30μm。

24.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，发射进入所述隔室中的超声并不产生恒定场现象。

25.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，还包括电磁射线发射器，其被构造成将可见范围内的电磁射线发射进入所述超声场中。

26.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述电涂覆流体包括电极沉积漆。

27.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述固体颗粒占所述电涂覆流体重量的20％。

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