KR20140070529A

KR20140070529A - 무-용제 복수 성분의 분사 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20140070529A
Application number: KR1020147003551A
Authority: KR
Inventors: 리안 몬챔프; 피터 루센
Original assignee: 카스타그라 프러덕츠 인코퍼레이티드
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2014-06-10
Also published as: EP2731771A2; AU2012281026B2; CA2841480A1; EP2731771B1; JP6231475B2; US9174362B2; WO2013009999A3; AU2012281026A1; CA2841480C; JP2014521495A; KR101977427B1; CN103857501B; US20130015262A1; WO2013009999A2; CN103857501A

Abstract

무-용제 분사 시스템은 장비를 세척하기 위하여, 또는 분배되는 재료의 일부로서 용제의 사용을 필요로 하지 않고, 복수 성분의 재료들을 분사하기 위한 방법 및 장치를 포함한다. 분사되는 재료들은 분사 장치에 의해서 조합된 2 이상의 각각의 성분들 사이에서 동시적으로 광범위하게 변화하는 점도, 압력, 온도와 비율을 가질 수 있다. 양생 속도와 젤 시간은 우레탄, 우레아, 에폭시, 폴리에스테르, 페놀수지류와, 그 성분들의 혼합시에 빠르게 반응하는 다른 화학 성분들로부터 제작된 발포체, 몰딩제 및 코팅제 등을 포함하는 다양한 복수 성분의 열가소성 및 열경화성 재료들을 혼합하고, 분배시키기 위하여 수 시간 내지 10 초 미만으로 매우 다양하게 변화할 수 있다.

Description

무-용제 복수 성분의 분사 시스템 및 방법{SOLVENT-FREE PLURAL COMPONENT SPRAYING SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 일반적으로, 장비를 정기적으로 세척하거나 또는 퍼지시키기 위하여, 또는 분배되는 재료의 일부분으로서 용제의 사용을 필요로 하지 않고, 복수 성분의 재료를 분사시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

분사 도포되는 복수 성분의 열가소성 및 열경화성 재료들은 보호 및 장식용 코팅제로서 광범위한 상업적 승인을 얻고 있다. 마찬가지로, 분사 도포되어지는 발포체도 전 세계적으로 널리 사용되고 있다. 분사 도포 장비로부터 생산된 성형 제품은 더욱더 많은 승인을 얻고, 일부 산업 분야에서 인기를 끌고있다. 이러한 타입의 재료에 관련하여, 두 파트의 제제(formulations)로서 통상적으로 생산되는 종래 기술의 많은 제품이 있으며, 여기서는 각각의 파트들은 분사 도포 장치로부터 일단 분배되어 완성 폼내로 화학적으로 조합된다. 양생 속도와 젤 시간(gel times)은 몇 시간에서 10 초 미만까지, 다양한 제제에 대해 광범위하게 변화한다. 여러가지 제제에서, 상기 속도는 다양한 온도, 촉매의 종류 및 양, 및 기타 다른 수단의 사용을 통해서 변화될 수 있다.

복수 성분의 제제는 때때로 3, 4 또는 그 이상의 파트로 생산되지만, 이것은 일반적인 것이 아니며, 많은 복수 성분의 시스템들은 2 파트 시스템들이다. 복수 성분의 시스템의 각 성분들은 종종 파트 A와 파트 B로 각각 식별되어지고, 전형적인 2 유체 성분들이 포함되는 것 보다 많은 경우에는 추가적으로 파트 C, 파트 D 등이 포함된다. 본 명세서를 위해서는, 비록 전형적인 2 파트 시스템 및 명명법이 전체적으로 사용될 것이지만, 출원인의 의도는 그렇게 함으로써 본 명세서와 특허 청구 범위를 단지 2 파트 시스템으로만 제한하고자 의도하는 것이 아님을 분명하게 밝혀둔다. 촉매(가속제), 발포제, 착색제 등을 개별적인 성분으로서 복수 성분의 시스템내에 도입하는 것은, 그와 같은 성분들을 복수 성분의 시스템의 유체 성분 중 어느 하나에 미리 혼합시키는 것보다 잘 알려진 허용된 방법이다. 그러나, 이러한 복잡한 시스템을 설명하는 것은, 특히 도면상에서 매우 번거로울 수 있으므로, 출원인은 독자들로 하여금, 여기에서 규정된 복수 성분의 시스템은 하나의 제제가 2 이상의 파트들에 참여되는 것으로서 간주하여 주기를 정중히 요청드린다.

많은 제제들은 제제 자체 내에서, 또는 분사 시스템의 장비 성분의 일부 또는 전부를 세척하거나 또는 퍼지시키기 위해서, 다양한 타입과 양의 용제를 사용하고 있으며, 이것은 종래 기술에서 l987년 Norman R. Mowrer에게 허여된 미국 특허 제4,695,618호에서 알려져 있고, 여기서는 "휘발성 유기 화합물(VOC)의 종류와 양을 모두 제한하는 정부의 환경 및 보건 규정 준수에 대한 증가하는 강조가, 코팅제 제조업자 및 최종 사용자들에게 새로운 코팅 기술을 평가하도록 촉발시킨다"(컬럼 1, 행 40―44)라는 내용을 개시하고 있다. 그때 이후로, 제조업자들은 최고 100% 의 고형분으로서 당업계에 기술되는 많은 수의 제제를 생산하여 왔으며, 여기서 용어는 양생 사이클이 완료된 후에 제제에 남아 있는 성분의 비율을 설명하는 데 사용되는 것이다. 이러한 사실은 실제적으로, 제제로부터 그리고 장비 퍼지 및 세정 공정으로부터 상기 용제 및 다른 휘발성 성분들의 사용을 줄이거나, 또는 제거하기 위한 오래된 필요성이 있었음을 확인하는 것이다.

제제 및 장비의 제조업자는 각각 비용을 증가시키지 않으면서, 고객과 최종 사용자의 요구를 충족시키는 보다 나은 해결책에 대한 점증하는 환경및 건강 요구 사항들을 충족시키기 위하여, 새로운 기술을 개발하는 어려움을 가지고 있다. 특히, 용제를 사용하지 않는 것은, 일치된 점도를 갖고 1:1 용적 비율을 유지하는 개선된 제제를 개발하는 것을 더욱 더 어렵게 하였다. 이러한 추세는 현재 최대 가능한 비율로서 간주되는 4:1의 큰 비율을 갖는 제제들에 적용되어 왔다. 본 발명을 위해서, 표준 비율들은 1:1, 1.5:1, 2:1, 3:1 및 4:1 이며, 비-표준으로 간주되는 것보다도 큰 비율들이다. 많은 실무자들은, 보다 큰 비율을 갖는 보다 많은 제제들이 사용될 것임을 알고 있지만, 2:1을 초과하는 비율은 비-표준이라 간주하고 있다.

이것 이상으로, 어떤 제제에 대해서 10:1을 초과하는 것을 수용하는 분사 시스템을 구비하는 것이 요구되고 있다. 일반적으로, 널리 알려진 인식은 비율이 1:1로부터 멀리 이동할수록, 성공적으로 재료를 혼합하고 분배하는 것을 더욱 어렵게 한다는 점이다. 점도는 이와 유사하게 보다 분산되고, 일반적으로 증가하고 있으며, 제제들은 1,000,000cP(centipose) 만큼 증가하는 점도를 가지는 것으로 당업계에서 알려져 있다. 이와는 대조적으로, 다른 재료들은 50cP 까지 훨씬 낮은 점도를 갖는다. 따라서, 분사 기술을 사용하여 성공적으로 펌핑, 혼합 및 분배될 수 있도록, 걸쭉한(thick) 재료의 점도를 감소시키기 위한 정교한 가열 시스템을 포함하는 것이 일반적인 관행으로 되어 왔다. 명확함의 관점에서, "분사"란 용어가 편의를 위해 사용되고 있지만, 다른 도포 또는 분배 기술들도 사용가능한 것이다.

1994년 Peter Paul Roosen et al.에게 허여된 미국 특허 제5,344,490호는, 용적 비율이 4:1 내지 9:1 범위에 걸치고, 각각의 파트 A와 파트 B 성분 간의 점도에서 큰 차이를 갖는 복수 성분의 제제를 포함하는 가소화된 석고 제제를 개시하고 있다. Roosen은 본출원인 중의 하나이며, 상기 '490호의 특허 개시 내용은 본원에서 참고로 인용된다. Roosen '490호의 제제 예 1은, 전체적으로 41% PBW(중량 부) 석고를 포함하고, 전형적으로 파트 A가 전체적으로 83% PBW의 석고 및 다양한 재료로 이루어지며, 파트 B가 나머지 17%의 이소시아네이트로 이루어진 두 파트로 준비되는 복수 성분의 석고 조성물을 위한 것이다. 이 5:1 PBW 비율은, 대략 4.5:1의 용적 비율로 변환되며, 이는 업계 표준 비율 아니므로 종래의 선반용 장비를 이용하여 무-용제 분사 도포에 의해 분배하기 어려운 것이다. Roosen 및 다른 사람들은 적절한 분사 시스템을 통해서 재료를 분산시키고자 하는 많은 시도가 실패함에 따라서, 상기 제제를 분배하기 위해 비 분사 수단을 사용하도록 강요되었다.

Roosen '490 특허는 또한, 석고 성분이 75% PBW 석고 및 훨씬 작은 비율의 이소시아네이트(7% 미만의 PBW)를 함유하는 제제를 개시하며, 이는 상기 예제 1의 제제를 사용하여 제조된 것과 유사한 제품을 포함하는 다양한 최종 제품으로 제조된다. 이 예 2 제제는 상기 예 1 제제와 상당히 유사하며, 석고의 증가된 양이 중요 차이이다. Roosen의 목적 중 하나는 항상, 41% PBW 석고를 포함하는 예 1의 제제를 분사 도포할 수 있는 적절한 수단을 찾는 것이고, 만일 가능하다면, 보다 높은 비율의 석고를 갖는, 즉 75% PBW 석고의 예 2 제제 수준에 도달하는 제제를 도포할 수 있는 분사 시스템을 사용하는 것이었다. 거의 20년의 이러한 노력은 계속적으로 실패했다. 이 실패는 부분적으로는, 석유 화학 용제를 제제내에 수용하거나, 또는 분사 시스템을 위한 퍼지 또는 일상적인 세척 시스템의 일부로서 수용하고자 하는 의지가 결여된 자신의 이유에도 기인한다.

그것들로부터 파생된 상기 Roosen의 제제 및 제품들은, 환경에 악영향을 미치지 않는 "친환경적(green)"이고, 지속 가능한 기술의 우수 사례로서, 캐나다와 다른 국가에서 인정을 받고 있다. 또한 석유 화학 파생의 이소시아네이트 성분을, 친환경 측면을 추가적으로 향상시키기 위하여 다른 물질로 교체하기 위한 추가적인 개발이 이루어져 왔다. 사실, 2010년에, Roosen은 수백만의 텔레비전 시청자 앞에서 캐나다의 국가적인 "Greenvention" 대회에서 우승한 10만 달러의 상금을 수여받았으며, 그는 국가의 최고 "Echo-preneur"로 칭송되었다. 그는 꾸준히 일반적이고 광범위하게 현재 업계에서 관행으로 사용되는, 일상적인 퍼지 시스템의 어느 성분 또는 일부분으로서, 석유 화학 용제를 사용하는 분사 장치를 활용하여 제제를 분배하는 어떠한 제안된 방법의 수락도 거부했다.

Roosen '490 제제에 대한 흥미로운 대조로서, Mowrer '618는 일련의 2 성분 무-용제 폴리우레탄 제제를 제시하며, 이는 실질적으로 1:1의 용적 비율로서 배합되고, 대기 온도에서 작동되는 시판되는 복수 성분의 에어리스 분사 장비로서 도포될 수 있다. 그는 자신의 제제와, 다양하게 인식된 기술적 한계에 부합하는 이유를 장황하게 설명하고 있다. 그의 제제는 상대적으로 적은 수의 잘 설립된 화학 제조 업체에 의해서 생산되고, 잘 판매되는 표준 석유 화학 성분들로 구성된 것처럼 보인다. 좁은 대역의 기술적인 제약에 부합하고자 하는 이러한 시도는, 고객 및 최종 사용자에게 잠재적으로 보다 큰 가치를 제공하는 새롭고 유용한 제품들을 실무자들이 발명하고자 하는 능력을 제한하는 단점을 가진다고 여겨진다.

또한, 그것은 지속 가능하고 환경적으로 우수한 해결책을 개발하는 것을 훨씬 더 어렵게 한다. 그러나, Mowrer의 접근 방식은, 장비 제조 업체들에 의해서 지속적으로 선호되어 왔다.

또 다른 중요한 변수는 압력이다. 현대적인 복수 성분의 분사장비는 증가된 압력에서, 즉 현재 일부 시스템에 대해서는 7,000psi(50,000kPa)를 초과하는 압력에서 작동하도록 설계되어 있다. 이것은 주로, 고점도 성분을 갖는 무-용제 제제를 성공적으로 배분하고, 혼합하며, 분산시키기 위한 필요성에 기인한다. 낮은 압력에서 작동시키는 능력은, 운영 및 유지 보수 비용을 절감하면서 장비의 수명 및 운전자의 안전을 높이기 위해서 바람직하다. Mowrer 및 다른 사람들은, 시스템 압력 3,000psi(21,000kPa)과, 1,000cP(centipoises)의 점도 한계를 각각 제안한다. Graco Minnesota Co.는 복수 성분의 분사장비를 생산하는 잘 설립된 미니애폴리스 기반의 제조 업체이다. 회사의 Fusion™ 용제 퍼지 복수-성분의 건에 대한 2011년의 Graco의 기술 설명서에서는, 요구되는 압력에서 게이지를 균형 유지시키는 명시적인 지시가 있다. 이 Graco 건은 비교적 무거운 장치로서, 과도한 무게와 큰 크기로 인해 사용하기 불편하고 어려우며, 따라서 사용이 매우 제한적이다. Matthew Merchant에게 허여된 미국 특허 제7,744,019호에서는, 동일 압력에서, 이 경우 대략 3,000psi(21,000kPa)에서 혼합 튜브내로 2 파트 시스템의 두 가지 각각의 성분들을 도입하는 명시적으로 표현된 요구 사항이 기재되어 있다.

일치되는 점도, 비율 및 압력을 유지하려는 강한 경향이 있으며, 이는 종래 기술에서 잘 알려진 사실이다.

비록, 제제 내에서 사용되는 용제의 양을 감소시키려는 경향이 있었다고 하더라도, 그 반대는 복수 성분의 분사시스템 장비를 세척 및 퍼지시키고자 하는 경우이다. 장비를 세척하고 퍼지하는 데에, 일년에 수백만 갤런(리터)의 용제를 사용하는 것을 지적한 많은 종래 기술들이 있다. 예를 들면, 100% 고형분 타입의 많은 에폭시 코팅 시스템을 위해서, 일반적으로 매번 사용 후 장비를 퍼지하고 세척하기 위하여 대략 5갤런(20 리터)의 용제가 사용된다는 것은 일반적인 지식이다. 상기 에폭시 코팅의 50갤런(200 리터)의 전형적인 사용에 대하여, 상기 용제의 양은 그 안에 10%의 용제를 함유하는 제제를 갖는 것에 해당할 것이다. 이는 퍼지 및 세척 요구 조건들을 고려할 때, 상기 제제 내에서 용제를 줄이는 많은 잇점 부분이 손실된 것으로 보인다.

미국 특허 제7,918,369호, 제5,678,764호, 제6,544,204호, 제5,178,326호, 제4,760,956호, 제4,695,618호, 제4,967,956호, 제6,811,096호 및 제6,824,071호들은 종래 기술의 많은 예들 중에서도, 명시적으로 용제 퍼지 및 세척 시스템을 적용한다. Graco는 이러한 상기 많은 특허들과, WO 제2009/036129호 등의 공개물에서 용제 주입 시스템에 대한 상당한 관심을 가지고 있는 것으로 보여진다. 특허 진행 상태임을 주장하는 상기 회사의 현재 Fusion™ 용제 퍼지 복수-성분의 건은 최신 기술의 상태를 나타내는 것으로 보여진다.

현재 널리 사용되는 용제 퍼지 또는 세척 분사 시스템들은, 전형적으로 비율 프로포셔닝 펌프 세트들을 종종 사용하여 복수 성분의 유체 제제의 2 또는 그 이상의 각각의 성분들을, 압력하에서 두 개의 스트림들이 결합되어지는 매니 폴드로 이송시키고, 그 다음 상기 조합된 유체를 유체 경로중에 배치된 하나 또는 그 이상의 정적 혼합 요소, 단일 호스 또는 휩(whip)이라고 종종 불리우는 튜브를 통해서 강제적으로 이동시키며, 그 다음 분사 건을 통해서 상기 혼합된 재료를 분배한다. 정적 혼합기들리 또한, 더욱 하류 측에 위치될 수 있으며, 때때로 건 자체내에, 또는 혼합 유체 경로내의 하나 이상의 위치에서 발견될 수 있다. 별도의 용제 펌프가 각각의 작동 사이클의 마지막에서, 상기 매니 폴드, 정적 혼합 요소, 휩과 건을 통해서 펌핑된 용제 스트림을 이송시키고, 상기 혼합 재료들이 양생되어 상기 시스템의 하나 또는 그 이상의 파트들을 폐쇄시키기 전에, 상기 시스템으로부터 모든 혼합 재료를 퍼지시켜서 제거한다. Timothy S. Kukesh et al.에게 허여된 미국 특허 제5,178,326호는, 분사 건의 분사 오리피스를 통해서 나온 직후에, 상기 혼합 재료상에 작용하는 추가적인 압축 공기의 충돌을 포함하는 그러한 시스템에 관련된 것이다. Kukesh '326호는 이러한 종래의 용제 퍼지 접근을 아주 잘 보여주고 있다.

상기 분사 오리피스에 아주 가까운 건 내부에서 혼합하도록 설계된 분사 장비를 설명하는 종래 기술도 있다. 상기 복수 성분의 제제들의 혼합은, 충돌 혼합 지점에 매우 근접 위치되고, 때때로 분사 팁이라고 불리우는 분사 오리피스를 나온 복수의 유체 흐름들의 충돌 혼합을 통하여, 작은 혼합 챔버에서 발생한다. 설명의 명확화를 위하여, 상기 복수의 성분들은 개별적으로 건 내부로 반입되고, 그리고 상기 분사 팁에 매우 가까운 지점에서 혼합된다. Jonathan R. McMichael에게 허여된 미국 특허 제7,527,172호는, 그와 같은 복수의 성분(2 성분)의 혼합 및 분배 장치에서의 개선에 관한 것이다. 상기 McMichaels '172호의 장치는, 1:1 또는 그 근처의 용적 비례 비율(proportioning ratio)을 필요로 하고, 각각의 두 유체의 유체 점도는 상대적으로 낮고, 밀접하게 일치되며, 압력이 상대적으로 밀접하게 일치되는 것인데, 그 이유는 그것이 2 가지 유체 성분들을 혼합시키기 위하여 충돌 혼합에 의존하기 때문이다. 이러한 타입의 분사 건들은, 일반적으로 수초 만에 양생하는 빠르게 설정된 우레탄 발포체에 주로 사용된다. 전형적으로, 우레탄 발포체 및 우레아(ureas)의 빠른 세팅에 사용되는 충돌 혼합 타입의 건(gun)들 대부분은, 용제 퍼지를 사용하며, 그렇지만 그것은 용제의 사용이 광범위한 보다 일반적인 비-충돌 혼합 타입의 건에서 반드시 필요하지는 않은 것이다. McMichaels '172 호에서 개시된 것을 포함하는 몇몇의 충돌 혼합형 타입의 건들은, 공기를 사용하여 상기 건 각각의 사용 마지막에 신속하게 제거되어야 할 상대적으로 적은 양의 혼합 재료를 퍼지 제거시킨다. 이러한 타입의 건들은 특별히 점도가 높은 액체가 사용되는 비-표준 비율의 제제에 대해서는 효과적으로 사용되지 않는다. 그러한 물질들을 위해 혼합 충돌 건들을 사용하고자 하는 시도는, 일반적으로 부적절한 결과를 초래하며, 그 이유는 불충분한 혼합, 열악한 분사패턴, 막힘 또는 이것들의 조합에 기인하기 때문이다.

Richard O. Probst et al.에게 허여된 미국 특허 제3,799,403호는 그 개시 내용이 여기에서 참고로 인용되며, 여기서는 혼합 챔버가 복수의 유체 성분의 흐름을 중지 및 개시시키는 실용적이고 간단한 수단으로서, 하우징에 대해 이동가능한 분사 건을 개시하며, 또한 압축 공기와 같은 가스가 분배 작업의 종료시, 복수 성분 재료의 혼합된 잔류물이 있는 혼합 챔버를 퍼지시키기 위해서 사용될 수 있다. 비록 그러한 건들이 수년 동안 사용되어 왔지만, 그것은 유체 성분들의 일관된 고품질 혼합을 얻기 어려우며, 특히 비율, 점도 및/또는 압력이 불균일한 때에는 더욱 그러하다.

복수 성분의 시스템을 퍼지시키기 위한 또 다른 전략은, 유체 성분 중 하나를 차단하고, 다른 유체 성분은 시스템으로부터 혼합된 물질을 퍼지시키기 위해 계속 흐를 수 있도록 하는 것이다. 이것은 종종 비효율적이며, 그 이유는 때때로 교차 효과로 지칭되는 것 때문이며, 그로 인하여 상기 퍼지 유체는 차단되어진 유체 성분이 통상적으로 혼합 챔버로 진입하는 곳을 향해서 반대 방향으로 흐르게 된다. 이것은 혼합 물질이 축적되고, 그리고 결과적으로 흐름을 막거나 또는 방해하는 지점이다.

인식된 장비의 한계에 맞도록 설계된 제제를 갖는 것과 같은 현재의 추세를 따르기 보다는, 본 발명의 출원인은 무-용제 분사 시스템을 발명하고, 훨씬 넓은 범위의 제제 편차를 수용하기 위한 방법 및 장치를 설계함으로써, 반대의 접근 방식을 취하고 있다. 본 발명의 하나의 목적은, 제제내에서 용제의 사용을 감소시키는 지속적인 추세를 더욱 용이하게 하면서, 분사시스템 장비를 퍼지하고 세척하기 위한 용제 사용의 필요성을 제거하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 제작자들이 현재 산업 분야에서 익숙한 것보다 훨씬 광범위한 범위의 제품을 성공적으로 혼합시키고, 분산시킬 수 있도록 하는 분사 시스템을 제공하는 것이다. 예를 들면, 2 성분 제제의 각각의 파트 A 및 파트 B 사이에서 넓은 범위의 비율과, 큰 차이의 점도와 압력을 용이하게, 그리고 신뢰할만하게 처리할 수 있는 분사 시스템은, 제작자, 그들의 고객과 최종 사용자들 모두에게 상당히 가치가 있을 것으로 예상된다.

본 발명의 제 3 목적은, 우레탄, 우레아, 에폭시, 폴리에스테르, 페놀 수지류 및 다른 화학 조성물로부터, 그리고 아직 발명되지 않은 것들을 포함하는 것으로부터 만들어진 각종 발포체, 코팅제 및 성형 제품들에 대한 젤 및 양생 시간을, 필요한 경우에, 현저하게 줄이는 능력을 강화하기 위한 것이다.

본 발명은 시스템으로부터 재료를 세척하거나 퍼지하기 위해서, 용제 사용을 필요로 하지 않는 복수 성분의 분사 시스템에 관한 것이다. 상기 분사 시스템을 통해서 혼합되고 분배되는 제제는 각각의 유체 성분의 압력 또는 온도를 정확하게 일치시킬 필요가 없고, 광범위하게 다양한 점도 및 비율을 가질 수 있다. 상기 시스템은 각종 복수 성분의 열가소성 및 열경화성 제제를 혼합하고 분배시키기 위해, 원하는 경우 빠른 양생 및 젤 시간의 사용을 용이하게 할 것이다.

양생 속도와 젤 시간은, 우레탄, 우레아, 에폭시, 폴리에스테르, 페놀 수지류와, 그 성분들의 혼합시에 빠르게 반응하는 다른 화학 성분들로부터 만들어진 발포체, 몰딩제 및 코팅제 등을 포함하는 다양한 복수 성분의 열가소성 및 열경화성 물질을 혼합 및 분배시키기 위하여, 몇 시간 내지 10 초 미만까지 매우 다양하게 변화할 수 있다.

본 발명을 설명할 때, 여기에서 정의되지 않은 모든 용어들은 공통적인 업계-인식의 의미를 갖는다.

본 발명의 분사 시스템은 아래의 것들을 포함하며: 압력하에서 복수 성분의 유체 제제의 2 이상의 각각의 성분들을 건 하우징내에 설치된 혼합 및 분사 장치내로 이송시키는 비율 프로포셔닝 펌프 세트; 상기 혼합 및 분사 장치로 유입하는 각각의 유체 성분들의 개별적인 온도 조절이 가능하도록, 바람직하게는 충분한 제어로서 상기 각각의 유체 성분들을 가열시키는 가열 시스템; 충돌 혼합 요소, 분리된 입구 또는 주입 포트를 통해 상기 혼합 및 분사 장치의 충돌 혼합 요소 부분으로 각각의 유체 성분들이 유입하는 지점의 하류측에서 하나 이상의 정적 혼합 요소들을 포함하는 하나의 정적 혼합기 하우징, 상기 충돌 혼합 요소의 하류측에 위치된 분사 오리피스, 및 상기 유체 유입 지점 및 분사 오리피스 사이의 어딘가에서, 바람직하게는 상기 정적 혼합 요소(들)의 직상류에 위치된 배합 요소를 포함하는 혼합 및 분사 장치; 및, 상기 정적 혼합 요소(들)을 포함하는 상기 정적 혼합기 하우징을 쉽고 빠르게 제거하기 위한 수단;들이다. 본 발명의 중요한 견지는 쉽게 탈착가능한 정적 혼합기 하우징을 갖고, 기계적으로 또는 다른 방식으로 상기 정적 혼합 요소(들)을 제거할 수 있다는 점이다. 현재 선호되는 점은, 간단한 손 드릴링 작업 또는 드릴 프레스를 사용하여 천공되고, 새로운 요소(들)로서 대체되며, 신속하게 서비스 상태로 복귀될 수 있는 드릴링이 가능한 플라스틱 일회용 부재들로 이루어진 상기 혼합 요소들을 갖는다는 점이다. 현재 선호되는 분사 오리피스는 많은 하드웨어 상점에서 일반적으로 구입할 수 있으며, 사용자가 다양한 유속으로 재료를 분배하고 다양한 분사패턴을 생성할 수 있도록 다양한 오리피스 크기와 형상을 갖는 교환가능한 팁을 가진 표준 가역식 팁 스타일의 오리피스이다. 다른 바람직한 실시 예는, 균열부 충전, 몰드 충전, 또는 재료가 분사 형태로 인가될 필요가 없는 다른 작업에서 사용하기 위하여, 분사 오리피스 대신에 주입 또는 붓기용 오리피스를 사용하는 것이다. 상기 혼합 및 분사 장치로 유입하는 유체 성분들을 개시 및 중지시키는 바람직한 수단은 상기 건 하우징에 대해 이동가능한 이동식 혼합 및 분사 장치의 사용을 통해서이다. 이것은 각각의 분배 작업의 끝에서, 즉각적인 공기 퍼지를 전달시키기 위한 수단을 제공하는 추가적인 잇점을 가지며, 이러한 수단을 포함하는 것은 매우 바람직하다.

본 발명의 분사 건 부분은 생산 라인상에서 사용되기 위한 산업용 고부하 장치로서, 또는 수작업 사용 또는 다양한 분야에서, 특히 상대적으로 엄격한 기하학적 구속 조건이 요구되는 분야의 로봇 사용과 같은 컴팩트한 경량 장치중의 하나로서 구성될 수 있다.

본 발명은 종래의 분사 시스템으로부터 혼합된 물질을 제거하기 위해 통상적으로 사용되는 용제의 단순한 제거보다 그 이상을 가능하게 한다. 또한 본 발명은 에폭시 및 기타 다른 자료들에 대해 크게 증가된 양생 속도를 가능하게 하여, 24 시간의 양생과 함께, 정상적인 20분 내지 한 시간의 젤 시간을 각각 몇초와 몇분으로 감소시킨다. 용제 세척 시스템에서 보다 긴 젤 및 양생 시간이 요구되는데, 그 이유는 혼합 매니 폴드, 휩 호스, 건, 분사 팁 및 관련 부속품내에서 혼합 재료들이 퍼지 제거되는 데에 긴 잔류 시간이 필요하기 때문이다. 대략 5갤런(20 리터)의 용제가 각 시스템의 퍼지에 필요하기 때문에, 작업자는 너무 자주 세척하는 것을 피하기 위해 여분의 젤 시간을 필요로 한다. 본 발명의 시스템에 있어서, 혼합은 건 내부에서 이루어지고, 어떠한 용제 퍼지 요건도 없기 때문에, 상기 시스템내의 혼합 재료의 잔류 시간은 크게 줄어들고, 재료들은 훨씬 짧은 젤 및 양생 시간으로 개질될 수 있다.

또한, 본 발명은 배합자로 하여금 표준의 1:1 내지 4:1 용적 비율을 벗어나고, 이들 제제의 각각의 유체 성분에서 점도의 큰 차이를 갖는 복수 성분의 재료를 설계할 수 있도록 한다. 예를 들면, 파트 A 대 파트 B의 비율이 각각 5:1 이고, 파트 A의 점도가 파트 B의 것보다 100 내지 1,000 배 이상되는 2 파트 제제가 본 발명을 통해서 충분히 혼합되고, 분배될 수 있다. 양생 속도는 수초 또는 수분 이내일 수 있으며, 각각의 유체 성분 압력은 가깝게 일치될 필요가 없고, 어떠한 용제의 퍼지 요건도 없다. 이에 대해서는 본 명세서의 상세한 설명에서 보다 충분히 설명될 것이다.

본 발명의 또 다른 특징들은 상기 본 발명의 요약 부분 및 이하의 상세한 설명과, 첨부된 특허청구범위를 통해서 당업자들에게 명백해질 것이다. 본 발명은 다양한 형태의 실시 예를 수용할 수 있지만, 이하의 설명에서 본 발명의 특정 실시 예들은 본 발명을 예시적으로 설명하기 위하여 제시된 것이며, 본 발명을 본 명세서에서 기재된 특정 실시 예들로서 제한하려고 의도한 것이 아님을 이해하여야 한다.

이하에 기재된 본 발명의 바람직한 실시 예들의 도면 및 상세한 설명은 본 발명의 일례를 포함한다. 본 발명의 다른 실시 예들은 이하에 기재된 도면 및 상세한 설명으로부터 당업자들에게 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 현재 바람직한 실시 예에 따른 무-용제 복수 성분의 분사 시스템을 도시한 개략도이다;
도 2는 수평면에서, 그리고 비-분배 공기-퍼지 위치에서 첨부된 정면도의 선 2-2로서 표시된 방향으로 절취된 본 발명에서 사용가능한 하나의 분사 건 장치의 평단면도이다;
도 3은 수평면에서, 그리고 재료 분배 위치에서 첨부된 정면도의 선 3-3으로서 표시된 방향으로 절취된 바람직한 분사 건 장치의 평단면도이다;
도 4는 수직면에서, 그리고 비-분배 공기-퍼지 위치에서 도 5의 선 4-4로 표시된 방향으로 절취된 바람직한 분사 건 장치의 측단면도이다;
도 5는 재료 분배 위치에서, 도 3의 바람직한 분사 건의 평면도이다;
도 6a는 건 하우징을 포함하고, 도 3의 바람직한 분사 건의 사시도이다;
도 6b는 건 하우징없이, 도 3의 바람직한 분사 건의 사시도이며, 본 도면에서 상기 장치는 본 발명의 혼합 및 분사장치의 일부를 도시한다;
도 7은 본 발명의 혼합 및 분사 장치 부분의 바람직한 실시 예를 도시한 분해도이다;
도 8은 도 7의 바람직한 충돌 혼합 요소의 사시도이다;
도 9는 도 7 및 8의 바람직한 충돌 혼합 요소의 측면도이다;
도 10은 수직 평면에서, 그리고 도 9의 선 10-10에 의해 지시된 방향으로 절취된 바람직한 충돌 혼합 요소의 말단의 단면도이다;
도 11은 도 7,8 및 9의 바람직한 충돌 혼합 요소의 배면도이다;
도 12는 수직면에서, 그리고 도 11의 선 12-12에 의해 지시된 방향으로 절취된 도 7,8, 및 9의 바람직한 충돌 혼합 요소의 측단면도이다;
도 13은 수직면에서, 그리고 도 5의 선 13-13으로 표시된 방향으로 절취된 도 5의 부분 확대 단면 단면도이며, 재료의 혼합 및 분배 위치에서, 건 하우징내의 충돌 혼합 요소와 그것의 연결 블록 사이의 밀봉된 인터페이스를 설명하고 있다;
도 14는 도 7의 바람직한 배압 요소의 사시도이다;
도 15는 도 7 및 14의 바람직한 배압 요소의 정면도이다;
도 16은 수직면에서, 도 15의 선 16-16에 의해 지시된 방향으로 절취된, 도 7 및 14의 바람직한 배압 요소의 측단면도이다;
도 17은 도 7 및 14의 바람직한 배압 요소의 배면도이다;
도 18은 도 7의 바람직한 정적 혼합기 하우징의 사시도이다;
도 19는 도 7 및 18의 바람직한 정적 혼합기 하우징의 배면도이다;
도 20은 수직면에서, 도 19의 선 20-20으로 표시된 방향으로 절취된, 도 7 및 18의 바람직한 정적 혼합기 하우징의 측단면도이다;
도 21은 도 7 및 18의 바람직한 정적 혼합기 하우징의 정면도이다.

도 1은 본 발명의 분사 시스템(10)의 단순화된 개략도이며, 일반적인 용어로서, 복수 성분의 제제를 혼합 및 분사시키기 위한 무-용제 시스템을 포함하고, 여기서는 파트 A 유체 성분 공급원(20) 및 파트의 B 유체 성분 공급원(30)이 파트 A 및 파트 B를 위한 비율 프로포셔닝 펌프(40,50) 세트를 통해서 각각 펌핑되며, 상기 펌프들은 분사 건으로 지칭되는, 본 발명의 혼합 및 분사 장치 부분으로 유체의 흐름을 제공하되, 당업자에게 공지된 기계적인, 전자적인 또는 다른 적절한 수단을 통해서 설정된 비율의 용적 비례 설정 비율로 제공한다. 각각의 유체 성분의 일관성있는 이송을 보장하기 위하여, 충분한 제어로서 원하는 용적 비율을 유지하면서, 적당한 압력, 온도 및 유속으로서 분사 건에 각각 유체를 제공할 수 있는 현재 유용한 여러 가지 장비 패키지가 있다. 당업자 중 누군가는 복수 성분의 분사장비를 제공하는 전문 딜러를 포함하는 다양한 공급자들로부터, 적절한 장비 패키지를 준비할 수 있다. 출원인은 활용되는 장비가, 시스템에 걸쳐서 개별적으로 각각의 성분의 온도를 제어할 수 있는 능력을 반드시 가져야 한다는 것을 제안하는 것 이외에는 다른 특정 부분에 대한 선호는 없다. 또한 압축 공기(70)의 공급이, 각 동작 후에 분사 건의 일부분을 퍼지하는 수단을 제공하기 위해 분사 건(60)에 전달되며, 또한 선택적으로 작동 프로세스의 일부로서 사용되며, 이에 대해서는 이하에서 보다 상세히 설명하기로 한다. 상기 압축 공기 공급은 바람직한 방법이지만, 필수적인 사항은 아니며, 이러한 기능을 수행하는 다른 수단이 사용될 수 있다.

도 2는 수평면에서, 그리고 비-분배 공기-퍼지 위치에서, 첨부된 정면도의 선 2-2로 표시된 방향으로 절취된 본 발명에서 사용할 하나의 분사 건(60)의 평단면도이다. 상기 분사 건(60)은 건 하우징(90) 내에 설치된 혼합 및 분사 장치(80)를 갖는다. 파트 A와 파트 B의 유체 성분들은, 유체 성분 연결 블록(100a) 및 (100b)들을 통해 각각 유입한다. 본 도면에 도시된 위치에서, 상기 유체들은 혼합 및 분사 장치(80)로 유입되는 것이 방지되는데, 그 이유는 그것이 건 하우징(90)에 대해 이동가능하고, 전방 위치에 도시되어 있기 때문이며, 여기서 각각 연결 블록(100a) 및 (100b) 내에 유입한 각각의 유체 성분들은 연결 블록 포트(120a)와(120b)를 통한 압력하에서, 유입이 방지되며, 그 이유는 상기 유체가 받아질 수 있는 열린 통로가 없기 때문이다. 상기 혼합 및 분사 장치(80)는 나사 연결(110)을 통한 힘을 적용하여 상기 건 하우징(90)에 대해 이동되고, 도면에 도시된 위치로 향해 우측으로 밀려지거나, 재료 분배 위치로 향해 왼쪽으로 당겨진다. 본 발명의 분사 건(60)은 생산 라인상에서 사용되기 위한 산업용 고부하 장치로서, 또는 수작업 사용 또는 다양한 분야에서, 특히 상대적으로 엄격한 기하학적 구속 조건이 요구되는 분야의 로봇 사용과 같은 컴팩트한 경량 장치중의 하나로서 구성될 수 있다.

도 3은 수평면에서, 그리고 분배 위치에서, 첨부된 정면도의 선 3-3에 의해 지시된 방향으로 절취된 본 발명에서 사용할 하나의 분사 건(60)의 평단면도이다. 상기 분사 건(60)은 건 하우징(90) 내에 설치된 혼합 및 분사 장치(80)로 구성되어 있다. 파트 A와 파트 B의 유체 성분은 각각, 유체 성분 연결 블록(100a) 및 (100b)을 통해 유입한다. 본 도면에 도시된 위치에서, 상기 유체는 분사 및 혼합 장치(80)로 유입할 수 있으며, 그 이유는 그것이 상기 건 하우징(90)에 대해 이동 가능하고, 후방 위치에 위치되기 때문이며, 여기서는 연결 블록 포트(120a)와(120b)를 통해서 압력을 받은 상태에서, 각각 연결 블록(100a) 및 (100b) 내에 유입한 각각의 유체 성분들은 유입이 허용되며, 그 이유는 유체가 유입할 수 있는 열린 통로가 있기 때문이다. 상기 혼합 및 분사 장치(80)는 나사 연결(110)을 통한 힘을 적용하여 상기 건 하우징(90)에 대해 이동되며, 그리고 도면에 도시된 위치로 향해 왼쪽으로 당겨지거나, 또는 비-분배 공기-퍼지 위치로 향해 오른쪽으로 밀려진다.

도 4는 비-분배 공기-퍼지 위치에서, 바람직한 분사 건 장치(60)의 측단면도이다. 본 도면은 상기 건 하우징(90)의 케이싱을 통과하는 포트(130)를 도시하며, 그 내부로 압축 공기 및/또는 기타 적합한 기체 또는 액체의 유체들이 압력 상태에서, 도입될 수 있다. 도시된 위치에서, 상기 유체는 혼합 및 분사 장치를 통해 유입할 수 있으며, 그 이유는 상기 유체가 연결 블록(100a) 및 (100b)에 의해서 차단되지 않기 때문이다. 이것은 도 2의 도면에서 명확하게 알 수 있으며, 비록 포트(130)는 도 2에서 도시되어 있지는 않다.

도 5는 재료 분배 위치에서, 바람직한 분사 건(60)의 평면도이다. 파트 A와 파트 B의 유체 성분은 각각의 연결 블록(100a) 및 (100b)들을 통해 유입한다. 상기 분사 건(60)의 혼합 및 분사 장치(80) 부분은 재료 분배 위치에서 상기 건 하우징(90)에 대하여 후퇴된 위치에 있다.

도 6a는 상기 건 하우징(90)을 포함하는 바람직한 분사 건(60)의 사시도이다.

도 6b는 건 하우징없는 바람직한 분사 건(60)의 사시도이고, 이 도면에서 상기 장치는 본 발명의 혼합 및 분사 장치(80) 부분으로 불리운다.

도 7은 상기 혼합 및 분사 장치(80)의 바람직한 실시 예의 분해도이다. 상기 장치는 배압 요소(150)가 삽입되는 충돌 혼합 요소(140)로 구성된다. 본 바람직한 실시 예에서, 와셔(160)는 충돌 혼합 요소(140)상에 나사 결합되어지는 정적 혼합기 하우징(180)을 밀봉하는 역할을 한다. 상기 정적 혼합 요소(140) 및 건 하우징(90) 사이에서 밀봉을 형성하기 위해 사용되는 O-링(170)이 구비되어 퍼지 공기가 누출되는 것이 방지되며, 슬라이딩 결합이 상기 혼합 및 분사 장치(80)와 건 하우징(90) 사이에서 유지된다. 정적 혼합 요소(190)는 상기 정적 혼합기 하우징(180) 내에 삽입되고, 분사 오리피스(200)에 의해서 제자리에 유지된다. 바람직한 분사 오리피스(200)는 일반적으로 이용 가능한 타입이며, 광범위한 유속의 범위 및 다양한 분사 패턴을 제공하기 위해 다양한 오리피스 크기 및 형상을 갖는 손쉽게 교체가능한 가역식 팁(210)을 포함한다. 본 도면은 흐름 방향에 대해 수직인 팁(210)을 도시하며, 이는 오프(off) 위치이다. 상기 분사 오리피스는 나사 연결에 의해 상기 정적 혼합기 하우징(180)에 접속된다.

상기 바람직한 정적 혼합 요소(190)는 플라스틱 일회용 타입이며, 이는 상기 정적 혼합기 하우징(180)으로부터 분사 오리피스(200)를 나사 분해시키고, 상기 일회용 정적 혼합 요소(190)를 제거한 후, 단순히 새로운 것을 눌러 교체함으로써 빠르고 쉽게 교체될 수 있는 것이다. 그 다음 상기 분사 오리피스(200)는 다시 정적 혼합기 하우징(180) 상에 나사 결합되고, 그리고 분사 시스템(10)이 다시 작동된다. 선택적으로, 본 실시 예에서, 상기 정적 혼합기 하우징(180)은 충돌 혼합 요소(140)로부터 해체되고, 새로운 정적 혼합 요소(190)를 포함하는 새로운 정적 혼합기 하우징(180)으로 신속하게 대체될 수 있다. 교체된 것은 분사 작업을 방해하지 않고 오프라인으로 갱신될 수 있다. 상기 요소들은 열을 가하여 용융시키거나, 그것을 굽거나 태워서 제거하거나, 또는 강제적으로 밀어서 제거하거나, 및/또는 상기 요소를 제거하는 과정을 보조하기 위해 사용될 수 있는 소량의 용제, 즉 1리터 미만을 사용하는 것과 같은 여러 수단에 의해서 취외 및 제거될 수 있다. 또한, 바람직한 실시 예에서, 여러 가지 정적 혼합 요소를 수용하기 위하여 상이한 길이 및 상이한 내경을 구비한 다양한 정적 혼합기 하우징들이 있다. 하나 이상 또는 한가지 타입 이상의 요소가 하우징내에 설치되어, 당업자 중 누군가가 특정 복수 성분의 제제에 적합하다고 결정할 수 있는 다양한 혼합 특성을 제공할 수 있다.

도 8은 바람직한 충돌 혼합 요소(140)의 사시도이다. 기계식, 공압식, 유압식, 전기식, 또는 다른 타입의 액추에이터가 후단에서 나사(110)에 부착되고, 길이 방향으로 상기 충돌 혼합 요소를 밀거나 당길 수 있는 충분한 힘을 인가하도록 사용된다.

도 9는 바람직한 충돌 혼합 요소(140)의 측면도이다. 상기 나사(220)는 그것을 정적 혼합기 하우징(180)에 연결하는 데 사용된다. 본 도면에 도시된 유체 유입 또는 주입 포트(230)는 복수 성분의 유체 중의 하나가 압력하에 유입하는 곳이다. 다른 하나는 충돌 혼합 요소(140)의 반대측 상에 위치되며, 비록 반드시 동일한 크기가 아니어도 무방하다.

도 10은 바람직한 충돌 혼합 요소(140)의 말단 단면도이다. 본 실시 예에서, 두 개의 각각의 유체 성분 주입 포트(230) 및 (240)는, 상기 충돌 혼합 요소(140)의 중심 축으로부터 대략 0.011인치(0.028cm) 만큼 다소 오프셋되어 있다. 각각의 포트 크기도 혼합 충돌 챔버(250)의 크기와는 다르다. 바람직한 본 실시 예에서, 하나의 주입 포트(240) 크기는, 실질적으로 다른 주입 포트(230)의 대략 0.042인치(0.11cm)보다 큰 직경의 대략 0.094인치(0.24cm)의 크기이다. 바람직한 본 실시 예에서, 대략 0.069인치(0.18cm)의 혼합 충돌 챔버(250)의 직경은 큰 주입 포트보다 다소 작다. 상기 챔버로 유입하는 유체는 오프셋(offset)에 기인하여 약간의 소용돌이를 일으키면서 난류 방식으로 조합된다.

도 11은 바람직한 충돌 혼합 요소(140)의 배면도이다.

도 12는 바람직한 충돌 혼합 요소(140)의 측단면도이다. 나사(110)는 액추에이터에 부착되기 위하여 후방 단부에 위치되고, 나사(220)는 정적 혼합기 하우징(180)에 부착하기 위해 반대측 또는 전방 단부에 위치되어 있다. 상기 유체 성분 주입 포트(230) 및 (240), 뿐만 아니라 충돌 혼합 챔버(250)의 배치는 본 도면에서 매우 분명하게 도시되어 있다. 전방 단부에 형성된 보다 큰 배압 요소 삽입 공동(270)은 상기 배압 요소(150)가 삽입되는 곳이다.

도 13은 수직면에서, 그리고 도 5의 선 13-13으로 표시된 방향으로 절취된 도 5의 부분 확대 말단 단면도이며, 재료의 혼합 및 분배 위치에서, 건 하우징내의 충돌 혼합 요소(140)와 연결 블록(100a) 및 (100b) 사이의 밀봉된 인터페이스를 도시한다. 이 위치에서, 상기 연결 블록(120a) 및 (120b)들은 각각 주입 포트(230) 및 (240)와 정렬되어 유체 성분들은 중앙에서 충돌 혼합 챔버(250)를 통과하여 흐를 수 있다.

도 14는 바람직한 배압 요소(150)의 사시도이다.

도 15는 바람직한 배압 요소(150)의 정면도이다. 바람직한 실시 예에서 배압 포트(280)는 대략 0.060인치(0.15cm)의 직경을 갖는다.

도 16은 바람직한 배압 요소(150)의 측단면도이다.

도 17은 바람직한 배압 요소(150)의 배면도이다.

도 18은 바람직한 정적 혼합기 하우징(180)의 사시도로서, 이는 상기 충돌 혼합 요소(140)의 전방 단부에서 정합 나사(220)에 나사(290)를 통해 연결된다. 상기 O-링(170)을 수용하는 O-링 홈(300)이 있고, 한 쌍의 렌치 슬롯(320)이 있으며, 그 중 하나 만이 본 도면에 도시되어 있으며, 다른 하나는 반대측에 위치되어 있다. 이러한 렌치 슬롯들은 상기 충돌 혼합 요소(140)로부터 상기 정적 혼합기 하우징(180)의 신속하고 쉬운 제거를 촉진한다.

도 19는 바람직한 정적 혼합기 하우징(180)의 배면도이며, 충돌 혼합 요소(140)의 전방 단부상에서 정합 나사(220)에 연결되는 후단 암나사(290)를 도시한다. 본 도면은 분사 오리피스(200)가 나사결합하는 보다 큰 직경의 숫나사(310)를 도시한다.

도 20은 바람직한 정적 혼합기 하우징(180)의 측단면도이다. 긴 0.250인치(0.635cm) 직경의 구멍(330)이 보다 작은 구멍(340)으로 단을 지어 축소되고, 이는 상기 정적 혼합 요소(190)가 너무 깊게 삽입되는 것을 방지하는 스토퍼로서 작용한다. 본 실시 예에서, 상기 분사 오리피스(200)가 정적 혼합기 하우징의 전단부상에 나사 결합할 때, 이는 상기 정적 혼합 요소가 유체에 의해서 하향 이동되지 않도록 한다.

도 21은 숫나사(310)와 내부 보어(330) 및 (340)를 보다 명확하게 도시하는 바람직한 정적 혼합기 하우징(180)의 정면도이다.

상기 각각의 유체 성분들의 압력은 최소 1,000psi(7,000kPa)으로서, 분사 오리피스(200)로부터 혼합된 재료의 배출시에, 허용가능한 분사패턴의 미립화 및 형성을 충분히 초래할 수 있고, 전체 시스템(10)의 효율적인 작동과, 상기 충돌 혼합 요소(140) 내에서 효율적인 초기 혼합을 위한 충분한 압력을 보장하여야 한다. 그러나, 본 발명은 300psi(2,000kPa)의 낮은 압력에서 성공적으로 실행되었다. 역으로, 장비의 마모를 최소화하고 안전을 극대화하기 위한 바람직한 최대 압력은 3,500psi(24,000kPa)이며, 그렇지만 본 발명은 보다 높은 압력, 예를 들면 7,000 - 10,000psi(50,000 - 70,000kPa)에서 작동할 수 있으며, 이것은 현재 고압 분사 시스템이 작동하는 압력이다. 비록 각각의 유체 성분 사이에서 압력 차이를 1,000psi(7,000kPa) 이내로 유지시키는 것이 바람직하지만, 각각의 유체 성분들의 압력을 일치시킬 특별한 필요성은 없다.

상기 각각의 유체 성분들 사이의 용적 비례 비율은, 2 성분 제제를 위해 큰 어려움 없이, 1:1 내지 10:1로 다양하게 이루어질 수 있다. 복수 성분의 시스템을 위한 훨씬 더 높은 비율의 차이, 예를 들면 촉매, 발포제, 안료 및/또는 기타 성분들이 제제에 포함되는 경우에도, 그것들을 보다 큰 비율의 성분들 중 어느 하나에 사전 혼합시키지 않고서도 관리가능하다. 예를 들면, 백만분의 몇 부분과 같은 미세한 수준에서, 추가적으로 촉매가 공급되어지는 5:1 시스템도 관리가능하다.

복수 성분 제제의 각각의 유체 성분들 사이에서 점도의 큰 차이는 다음과 같은 수단 중 하나 이상을 통해 관리된다: 보다 높은 고점도 유체 성분들은 점도를 낮추기 위해 가열되고, 그에 따라 유체가 시스템을 통해 펌핑되며, 점도상의 상한(upper limit)은 프로포셔닝 펌프(40)(50)들이 상한 압력 또는 동력 한계에 도달하도록 하는 것이고; 보다 높은 고점도 유체 성분들을 위한 호스 또는 튜브들의 크기는 보다 낮은 저점도 유체 성분을 위한 크기에 비해 커지며; 보다 낮은 저점도 유체 성분들을 위한 호스 또는 튜브들의 크기는 보다 높은 고점도 유체 성분을 위한 크기에 비해 작아지고; 상기 고점도 유체 성분(들)에 해당하는 상기 충돌 혼합 요소(140) 내의 주입 포트(240)는 상기 저점도 유체 성분(들)을 위한 주입 포트(230)에 비해 증가된 크기를 가지며, 이러한 경우 고점도는 비례 비율(proportioning ratio)의 높은 측에 대응하게 되고; 상기 고점도 유체 성분의 압력은 상기 저점도 유체 성분의 압력에 비해 증가된 것이다. 각각의 개별적인 유체 성분들을 서로 다른 온도로 가열하고, 필요한 경우, 호스 가열등을 추가하여 시스템 전체를 통해 균일한 온도를 유지하도록 하는 능력을 구비하는 것은 바람직하다.

특별한 관심과 주의가 요구되며, 상기 혼합 및 분사 장치(80)가 좋은 분사 결과를 얻도록 적절하게 구성되어 있는지 확인되어야 한다. 상기 충돌 혼합 요소(140)의 주입 포트(230) 및 (240)를 통하여 상기 혼합 및 분사 장치로 유입하는 각각의 유체 성분들은, 서로에 대해 그리고 상기 충돌 혼합 요소(140)의 충돌 혼합 챔버(250)의 다양한 표면에 대해 접촉하여 혼합 공정을 개시하기 위한 충분한 난류를 형성할 필요가 있다. 상기 배압 요소(150)는 이 혼합을 돕기 위해 충분한 배압을 제공하고, 저점도 유체 성분(들)이 고점도 유체 성분(들)을 초과(over-run)하지 않도록 방지할 필요가 있다. 과도한 배압은 충분하게 혼합된 유체가 분사 오리피스(200)를 나가서 양호한 분사 패턴을 확립하는 것을 방해하거나, 및/또는 하나 이상의 주입 포트(230) 및 (240)에서 유체 혼합 및 막힘을 유발시키는 문제점을 발생시킬 것이다. 상기 주입 포트들은, 고점도 유체의 경우에, 배압 요소(150)보다 직경이 크고, 훨씬 더 큰 단면적을 가질 수 있으며, 특히 고점도 유체 성분이 보다 높은 비례 비율 측에 있고, 큰 비례 비율 차이가 있는 경우에 그러하다. 상기 주입 포트(230) 및 (240)들은 충돌 혼합 요소(140)의 충돌 혼합 챔버(250)의 중심선으로부터 오프셋되어 있어서, 유체 성분들이 각각의 주입 포트(230) 및 (240)들을 통하여 충돌 혼합 요소(140)로 유입하고, 정적 혼합기 하우징(180)으로 향하여 하부측으로 이동을 개시할 때, 약간 난류이기는 하지만 일부 소용돌이를 촉진하게 된다. 상기 유체 성분들은 이러한 부분적으로 혼합된 재료가 상기 충돌 혼합 요소(140)로부터 하류측으로 이동할 때, 단지 부분적으로만 혼합된다. 상기 배압 요소(150)의 바람직한 형태와 위치는, 상기 충돌 혼합 요소내에 장착되어지는 인써트로서이며, 하나 이상의 정적 혼합 요소(190)들을 포함하는 정적 혼합기 하우징(180)을 상기 충돌 혼합 요소(140)의 끝단에 나사결합시킴으로써 제자리에 고정되고, 그에 따라서 상기 배압 요소(150)를 고정시킨다. 와셔(160)는, 바람직하게는 나일론 또는 다른 적합한 재료로 제작되며, 상기 배압 요소(150) 및 정적 혼합기 하우징(180) 사이에 삽입될 수 있지만, 이것이 필수적으로 요구되지는 않는다. 와셔(160)를 포함하는 것은 유체 누설을 방지하고, 상기 정적 혼합기 하우징(180)에 대한 충돌 혼합 요소(140) 또는 배압 요소(150) 각각의 잠재적인 진동을 완충시키기 위함이다.

상기 정적 혼합기 하우징(180)은 서로 교환될 수 있도록 신속하고 용이하게 분리될 수 있어야 하며, 또는 정적 혼합 요소(들)(190)을 제거하고 교체할 수 있어야 한다. 바람직한 방법은 저렴하고 쉽게 핸드 드릴 또는 드릴 프레스를 사용하여 천공될 수 있는 원통형 일회용 플라스틱 요소들을 사용하는 것이다. 또한 밖으로 눌러서 분리하거나, 가열하여 제거될 수 있어야 하며, 천공 방법이 바람직한 것임은 물론이다. 하나 이상의 정적 혼합 요소들은 혼합되는 재료에 적합한 다양한 형상으로 사용될 수 있다. 상기 정적 혼합 요소들의 선택은 또한, 배압에 영향을 미치며, 상기 배압 요소(150)의 크기를 변경시켜서 그것을 증가 또는 감소시킬 필요가 있을 수 있다. 마찬가지로, 상기 분사 오리피스(200)의 크기는 배압 요소(150)의 크기 조정에 영향을 미칠 수 있다.

바람직한 분사 오리피스(200)는 분사 장비의 다양한 하드웨어 상점과, 공급자들로부터 쉽고 저렴하게 구입될 수 있으며, 공통적으로 많이 사용되는 가역식 팁(210) 방식이다. 팁 크기는 분사 패턴의 옵션처럼 다양하다. 상기 분사 오리피스(200)는 나사 연결(310)을 통해 정적 혼합기 하우징(180)에 부착된다. 또 다른 바람직한 선택사항은 재료를 분사시키는 것이 바람직하지 않은 경우에, 주입 또는 붓기용 노즐 타입의 분사 오리피스(200)를 사용하는 것이다. 이것은 종종 금형이나 크랙이 충전될 필요가 있는 경우이다.

상기 배압 요소(150), 정적 혼합 요소(들)(190) 및 오리피스(200)들은 합리적으로 잘 일치될 필요가 있어서, 상기 주입 포트(230) 및 (240)들이 위치되는 상기 충돌 혼합 요소(140)를 따른 지점으로부터 하류 흐름을 충분히 방해하고, 충돌 혼합 챔버(250)내에서 초기 충돌 혼합이 이루어져서, 혼합 재료가 상기 혼합 및 분사 장치(80)로부터 분배되는 시점에는 유체 성분들의 완전한 혼합을 제공하게 된다. 상기 조합된 방해는 재료의 적절한 혼합을 만드는 매우 필수적으로 중요한 것이다. 그러나, 이러한 조합된 방해가 너무 크면 안된다. 너무 큰 방해는 하나 이상의 입구 포트(230) 및 (240) 내에 재료가 축적되거나, 분사 오리피스(200)를 통하여 불충분한 유속이 얻어지거나, 및/또는 부적절한 분사패턴을 초래할 것이다.

적당량의 방해는 적당한 크기의 분사 팁(210), 적합한 정적 혼합 요소(들)(190) 및 적절한 크기 배압 요소(150)를 선택함으로써 당업자들에 의해서 합리적으로 달성될 수 있다. 그것은 특정 제제에 대한 이러한 요소들의 우수한 조합을 해결하기 위한 몇 가지 간단한 테스트를 필요로 할 수 있다. 마찬가지로, 상기 충돌 혼합 요소(140)에 대한 올바른 포트 크기, 특정 제제에 대한 적절한 시스템 작동 온도 및 압력을 설정하기 위한 몇 가지 시행 오차 또는 다른 간단한 테스트를 필요로 할 수 있다. 복수 성분의 분사 시스템은 역사적으로, 분사되는 경우에, 지속적인 막힘, 장비 문제, 혼합 물질내에서의 혼합 문제 또는 결함없이 일관된 좋은 결과를 충분히 달성하기보다는 작업 진행이 오히려 까다로운 경향이 있었다. 비록 이러한 어려움들은 특정 제제에 대한 매개 변수들이 일단 초기에 해결되면, 빠르게 감소할 것으로 예상되지만, 제제에 맞게 시스템을 적절하게 구성하는 일부의 어려움은 통상적으로 예상된다.

다음 내용은, 작업자가 좋은 분사 결과를 제공하기 위해, 적합한 요소와 크기를 선택하고, 작동 매개 변수들을 설정하는 것을 도와주기 위한 것이다. 충돌 혼합 요소(140)내에서 올바른 혼합도와, 혼합 및 분사 장치(80)내에서 적당한 방해 량을 설정하는 것은 중요하므로, 추가적인 안내가 상기 분사 시스템(10)의 온도와 압력, 및 주입 포트(230) 및 (240)의 크기들을 설정하기 위해서 주어진다.

상기 시스템의 온도를 설정하기 위해서는, 상기 제제의 온도 한계를 고려하여야 하고, 제제 생산자 또는 공급자들이 권장하는 온도를 초과하지 않아야 상기 제제의 하나 이상의 유체 성분들의 과열을 방지할 수 있다. 전형적으로, 온도는 많은 제제에 대해서, 대략 210℉(100℃)로 제한되며, 그렇지만 그것보다 상당히 낮은 최대 온도로 제한되는 몇 가지들도 있다. 최소 실제 온도는 55℉(15℃)이다. 유체 성분 중 하나 이상의 국부적 과열을 일으킬 수 있는 시스템 내의 고온 부분도 피해야한다. 온도 설정은 적어도 최고 온도 한계보다 몇도 낮게 설정되는 것이 권장된다. 실제로, 바람직한 가열 온도는 65 내지 200℉(18 내지 95℃) 범위 내로 하는 경향이 있다.

온도를 설정하기 위해서, 바람직한 절차는 먼저 고점도 유체 성분의 온도를 최대 온도 한계보다 몇도 낮게 설정하는 것이다. 개별적으로 각각의 유체 성분의 온도를 제어할 수 있는 복수 성분의 펌프 시스템에서, 저점도 유체 성분의 온도는 점도가 보다 높은 온도의 액체 성분의 점도와 가장 근접하게 일치하는 온도로 설정되어야 한다. 각각의 유체 성분에 대해 개별적인 온도 조절이 없는 복수 성분의 펌프 시스템에서, 저점도 유체 성분은 고점도의 것들과 일치하는 점도를 가질 수는 없을 것이다. 본 발명은 각각의 유체 성분 사이에서, 점도의 큰 차이를 허용하기 때문에 이것은 큰 문제가 아니다. 그러나, 만일 점도가 너무 차이나서, 좋은 혼합을 달성하는 데에 문제가 있는 경우에는, 각각의 온도 조절기능을 갖는 다른 펌프 시스템을 찾기 전에, 전체적으로 낮은 온도에서 상기 시스템을 작동시키도록 시도해야 한다. 호스, 튜브 및/또는 배관의 길이를 따른 가열 등이 요구될 수 있고, 바람직하다.

복수 성분의 프로포셔닝 펌프 시스템의 압력은, 최대 압력이 장비 공급자 또는 제조자에 의해서 결정되는 장비의 최대 압력 성능을 초과하지 않도록 설정되어야 한다. 이러한 최대 압력 제한은 장비 패키지에 따라 크게 다르다. 전형적으로 그것들은 현재 사용되는 복수 성분의 시스템 타입에 대해서, 3,000 내지 8,000psi(20,000 내지 55,000kPa)의 범위에 있다. 일부 시스템은 보다 높은 최대 작동 압력을 갖는다. 바람직한 접근은 대략 2,000 내지 3,000psi(15,000 내지 20,000kPa)으로 시스템 압력을 설정하는 것이다. 압력은 일반적으로, 복수 성분의 프로포셔닝 펌프 시스템상에서 개별적으로 제어 가능하지 않으며, 그 이유는 용적 비율이 고정되어 임의의 주어진 순간에, 가장 큰 저항의 하향 흐름을 갖는 유체 성분이 펌프 시스템 압력을 통제하도록 되어 있기 때문이다. 각각의 유체 성분의 압력이 일치할 필요는 없지만, 작동시에 가장 낮은 압력의 유체 성분의 압력은 적절한 혼합이 확실하게 일어날 수 있도록 충분히 높아야 한다. 상기 충돌 혼합은 적절한 혼합을 생성하기 위하여 압력에 의존하기 때문에, 임의의 유체 성분에 대한 바람직한 최소 압력은 1,000psi(7,000kPa)이다. 보다 낮은 압력도 어떤 경우에는 작동한다. 최소 압력은 또한, 혼합 재료가 분사 오리피스(200)를 빠져 나올 때에, 적절한 분사패턴이 달성되도록 충분히 높게 할 필요가 있다. 그러나, 붓기, 균열 충전 또는 금형 충전 노즐과 같은 일부의 분배형 오리피스들은, 에어리스(airless) 분사를 필요로 하는 분사 오리피스처럼 높은 작동 압력을 거의 필요로 하지 않는다. 공기 보조식 분사 오리피스들은 일반적으로, 에어리스 타입과 같이 높은 압력을 필요로 하지 않는다. 바람직하게는, 각각 1,000psi(7,000kPa) 및 3,000psi(21,000kPa)의 최소 및 최대 압력으로 작동하는 것이다. 각각의 유체 성분들 사이의 압력 차이는 일치될 필요는 없지만, 이러한 차이는 바람직하게는, 1,000psi(7,000kPa) 이내로 최소로 유지되는 것이 바람직하다. 각각의 유체 성분들에 대해 상방 또는 하방으로 온도를 조절하는 것은, 압력에 극적인 영향을 미칠 수 있으므로, 혼합 및 분배 작동중에 급진적인 압력 변동을 방지하기 위해서 온도를 유지하는 것이 중요하다. 고압 시스템은 고가이고, 또한 작동시키는 데에 더 비싼 비용이 드는 경향이 있다. 안전은 높은 압력에서 장비를 작동시키는 데에 있어서 더 큰 문제가 된다.

만일 고점도 유체가 개입되는 경우, 시스템 압력은 분사 건에 충분한 유속 및 이송을 보장하기 위해 증가될 필요가 있다. 압력은 하나 이상의 유체 성분이 1,000,000cP 보다 큰 점도를 갖는 제제에 대해, 7,000psi(50,000kPa) 또는 그 이상으로 접근해야 할 필요도 있다. 그러나, 일반적으로, 필요한 압력은 그러한 제제를 혼합하고 분배하기 위하여 사용되는 전통적인 용제 세척 시스템에 비해 본 발명의 시스템에서는 보다 낮은 경향이 있다.

다른 변수는 프로포셔닝 펌프(40)(50) 및 분사 건(60) 사이의 호스, 튜브 나 배관의 크기와 길이이다. 직경들은 점성 액체들이 호스 및/또는 튜브의 길이를 이동할 수 있도록 충분히 커야 할 필요가 있다. 바람직한 것은 각각의 성분에 대해서 충분한 유체 흐름을 허용할 수 있는 가장 작은 크기를 사용하는 것이지만, 이것은 필수 요구 사항은 아니다. 크기는 전형적으로, 수작업 분사 건에 대해 50 내지 500피트(15m 내지 150m)의 길이에서 1/4인치 내지 1/2인치(0.6cm 내지 1.3cm)의 범위이다. 그러나, 공장내 시스템은 종종 2인치(5cm) 및 그 이상의 큰 직경을 사용하며, 때로는 더 긴 길이도 사용한다. 예를 들면, 제조 공장은 한 세트의 프로포셔닝 펌프로부터 복수의 오리피스들을 공급하는 시스템을 가질 수 있으며, 따라서 보다 큰 배관 크기를 필요로 한다.

바람직한 실시 예의 충돌 혼합 요소(140)에서, 주입 포트(230) 및 (240)를 크기 조정하기 위한 바람직한 절차는 비교적 쉽다. 각각의 유체 성분들의 상대 압력은 이러한 각각의 포트들을 크기 조정할 수 있는 가이드 역할을 한다. 출발점은 유체 성분의 일치된 점도의 1:1 비율의 세트이다. 이 경우, 주입 포트(230) 및 (240)들은 동일한 크기일 수 있고, 0.040인치(0.10cm)의 비교적 작은 직경에서 시작될 수 있다. 압력은 이와 같은 경우에, 일치되도록 가까워야 한다. 1:1 비율의 유체 성분 중 하나가 다른 것보다 훨씬 더 높은 점도를 갖는 경우, 고점도 유체 성분에 대응하는 포트는 그 크기가 증대되어 서로에 대한 상대적인 압력이 대략 1,000psi(7,000kPa) 이내로 되어야 한다. 마찬가지로, 비례 비율(proportioning ratio)이 다른 경우, 상기 비율의 높은 측면에 대응하는 포트는 그 크기가 증대되어 서로에 대한 상대적인 압력이 대략 1,000psi(7,000kPa) 이내로 되어야 한다. 최대 크기의 포트는 그 직경이 대략 0.100인치(0.25cm)이다.

충돌 혼합 챔버(250)의 크기 조정은, 현재의 바람직한 실시 예에서는 통상적으로 바람직한 0.069인치(0.18cm)의 직경으로부터 변화되지 않지만, 만일 필요하다면, 원하는 생산량 용적에 맞게 변경될 수 있다. 챔버는 가능한 한 작게 유지되어서, 임의의 생산량 용적에 대한 각각의 작동 사이클의 끝에서, 상기 혼합 및 분사 장치(80)로부터 제거되어야 할 혼합 재료의 양을 최소화하여야 한다. 만일 너무 작은 경우, 원하는 생산량 용적을 충족시키기 위하여 분사 오리피스(200)를 나가는 혼합 재료의 흐름이 불충분할 것이다. 0.069인치(0.18cm) 직경의 충돌 혼합 챔버(250)는 일반적으로, 시중에서 쉽게 구입할 수 있는 선반형 분사 오리피스(200) 및 팁(210)에 표준적으로 맞게 일치한다. 바람직한 팁(210)은 0.015 내지 0.050인치(0.038 내지 0.13cm)의 크기 범위가 바람직하다. 이와 같이 공통적으로 사용가능한 팁(210)은 또한, 다른 분사패턴의 폭과 형상을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 주입 포트(230) 및 (240)의 중심선과, 상기 충돌 혼합 챔버(250)의 중심 사이의 오프셋 량은 대략 0.042인치(0.11cm)에서 바람직하다. 상기 충돌 혼합 요소(140)의 중심으로 관통하여 천공될 때, 상기 분사 포트가 챔버를 놓치지 않고, 분사 포트의 크기 범위를 수용하는 상기 오프셋 량에는 약간의 편차가 있을 수 있다. 너무 큰 오프셋은 효과적인 유체 밀봉을 유지하기 위해, 상기 충돌 혼합 요소(140)의 측면에 대해 긴밀하게 밀착되어야 하는 유체 성분 연결 블록(100a) 및 (100b)들에 간섭될 것이다.

상기 배압 요소(150)는 충돌 혼합 챔버(250) 및 분사 오리피스(200) 사이에서 어느 부분이라도 삽입될 수 있지만, 바람직한 실시 예에서 수행된 것과 같이, 상기 충돌 혼합 요소(140)와 정적 혼합기 하우징(180) 사이에서 삽입되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시 예에서, 상기 배압 요소 오리피스(280)의 직경은 대략 0.060인치(0.15cm)이며, 이는 고점도 유체에 대해서는 대략 0.069인치(0.18cm)로 증가된다. 상기 충돌 혼합 요소(250)로부터 배압 요소(150)를 통해, 상기 정적 혼합 요소(들)(190)과 첫 접촉이 이루어지는 정적 혼합기 하우징(180)의 입력 측까지의 거리는 최소화되어서, 각 작동 싸이클의 끝에서, 상기 혼합 및 분사 장치(80)로부터 소제되어야 할 필요가 있는 혼합된 재료의 양을 다시 최소화한다. 도시된 바람직한 실시 예에서, 이 거리는 대략 1인치(2.5cm)이다.

상기 정적 혼합기 하우징(180) 및 그와 관련된 정적 혼합 요소(들)(190)의 길이는 충분한 혼합을 제공하기 위해 필요한 가장 짧은 길이이다. 그것은 각 작동 사이클의 끝에서 상기 혼합 및 분사 장치(80)로부터 제거되어야 할 필요가 있는 혼합된 재료의 양을 최소화하기 위해서 최소로 유지된다. 상기 정적 혼합기 하우징(180)은 공칭 1/4인치(0.63cm)의 직경을 가지며, 바람직한 실시 예에서, 각각의 세그먼트가 정적 혼합기 하우징(180) 내에서 회전을 이루는, 1/4인치 길이의 세그먼트 또는 "턴"으로 구성된 일회용 플라스틱 요소(190)들을 보유한다. 이들은 분사 장비의 다양한 공급 업체로부터 쉽게 구입할 수 있다. 상기 정적 혼합 요소(190)는, 예컨대 고밀도 폴리에틸렌 또는 나일론 등의 각종 플라스틱 재료로 만들어져서 충분한 혼합 재료가 축적되어 시스템 작동이 불가능할 정도로 유속을 방해하는 때에는, 쉽게 천공되어 진다. 바람직한 실시 예에서 사용되는 정적 혼합기들은 회전 수에 의해 식별되는 다음과 같은 것들이다: 4 회전, 6 회전, 8 회전, 10 회전, 12 회전. 임의의 제제에 적합한 하나를 선택하는 것은, 가장 짧은 것에서 시작하고, 혼합 품질을 검사하며, 그리고 만족할 정도의 혼합이 달성될 때까지 다음의 긴 것으로 증가시켜 이루어지는 간단한 문제이다. 혼합의 품질은 완성된 양생 재료의 물리적 특성을 테스트함으로써 쉽게 결정된다. 필요한 것보다 몇 차례 더 회전수를 갖는 것은 해가 없지만, 보다 긴 것은 짧은 것보다 천공작업에 더 많은 노력이 필요하고, 보다 긴 것은 분사 건(60)의 무게와 크기를 다소 증가시켜서, 일반적으로는 바람직하지는 않다. 바람직한 것은 상기 건의 크기와 무게를 최소화하는 것이다. 보다 짧은 혼합기는 또한, 공기 퍼지의 효과를 증가시키는 데에 도움을 준다.

임의의 혼합 재료를 포함하는 상기 혼합 및 분사 장치(80) 부분의 전체 길이는 대략 4 +/- 2인치(10 +/- 5cm)이다.

일련의 실험적 시험이 Roosen '490 가소성 석고 성분을 사용하여 실행되었고, 상기 Roosen '490 제제를 수용하도록 제작된 본 발명에 대한 개선과 관련하여 아래에 기재된 상세 내용은, 본 발명의 매우 특정한 바람직한 실시 예를 예시한다. 그것들 내에는, 매우 많은 제제와 변형물들이 있으며, 수천, 아마도 수만 또는 수십만이 있고, 본 발명이 상기 실험적 시험에서 사용되고, 본 발명의 다소 특정한 좁은 견지를 나타내는 이러한 바람직한 실시 예를 설명하는 근거를 이루는 이러한 특정 제제 및 변형물들을 포함할 수 있다는 점을 인식하는 것은 중요하다.

본 발명의 실험적 시험에서 도입된 초기의 Roosen '490 제제는, 중량 주성분으로서, 석고와 칼슘 황산염 이수화물 형태를 갖는 2 파트의 복수 성분의 제제이다. 이것은 가장 단순하게, 폴리올 측을 함유하는 액체 석고를 나타내는 파트 A와, 종래의 액체 이소시아네이트, 일반적으로 당업계에서 MDI라고 불리우는 고분자 디페닐메탄 디이소시아네이트인 파트 B를 함유하는 2 파트의 폴리우레탄이다. 특히, 이 시험에서 사용되는 MDI는, 현재 상품명 PAPI-27로서 다우 케미칼 회사에 의해서 제조된 제품이었다. 이하의 설명에서, 상기 실험적 시험에 사용된 제제내의 변형물은, 각각의 제제에서 석고의 중량 백분율에 의해서 식별될 것이며, 초기"41-42% PBW 석고"는 41 내지 42 퍼센트(중량 부) 석고를 포함하는 제제를 의미한다. 상기 시험은 계속되었고, 석고의 수준은 "62-65% PBW 석고" 제제까지 증가되었으며, 이것은 62 내지 65%(중량 부) 석고를 의미한다. 상기 시험을 통해서 제제가 변경되었다고 하는 의미는, 파트 A의 유체 성분에 추가적인 량의 건조 석고 분말을 추가시키는 방법으로서 간단하게 이루어진 것이다.

상기 시험에서 사용된 상기 초기 Roosen '490 공식(41―42% PBW 석고)은 각각 파트 A 및 파트 B의 유체 성분 조성물을 아래와 같이 갖는다:

41―42% PBW 석고 제제:

파트 A 유체 성분:

석고 파트 A의 48.95% PBW

캐스터 오일 파트 A의 45.33% PBW

이산화 티타늄 파트 A의 3.16% PBW

철 산화물(검정) 파트 A의 1.36% PBW

합성 제올라이트 파트 A의 1.20% PBW

파트 B 유체 성분:

다우 PAPI-27 MDI 파트 B의 100% PBW

상기 조합된 제제는 파트 B에 대한 파트 A의 최적 비율이 5:1 PBW 또는 83:17 PBW를 가지며, 그렇지만 80:20 PBW 내지 85:15 PBW의 범위가 있으며, 이 범위내에서는 이 범위에 걸쳐서 상당한 특성 변화에도 불구하고, 혼합 재료의 적절한 양생이 이루어진다. 중량측정(gravimetric) 비율은 프로포셔닝 펌프와의 사용을 위해 용적 비율로 변환되어야 한다. 이러한 시험들을 위해서, 2가지 용적 비율이 아래와 같이 선택되었다:

4.66:1(파트 B에 대한 파트 A) PBV(용적 부) 및

5.00:1(파트 B에 대한 파트 A) PBV(용적 부).

상기 비율은 유압으로 구동되는 비율 비례 유닛(40, 50) 상에서 피스톤 및 실린더를 교환함으로써 수동적으로 재구성되었다. 상기 4.66:1 PBV 비율은 낮은 비율의 석고 제제에 사용되었고, 높은 비율의 석고 제제에 대해서는 5.00:1로 변경되었다. 석고 퍼센트가 증가되었을 때, 그것이 파트 A의 유체 성분에 추가됨으로 인하여, 상기 중량측정 비율과 용적 비율들은 증가되어 상기 혼합 재료를 적절한 물성으로서 효과적으로 양생시킬 필요가 있었다.

몇몇의 시험을 위하여, 상기 파트 A 유체 성분에 추가되는 발포제로서 사용되는 40%의 에탄올과 60%의 물로 이루어진 혼합물이 있었다. 또한 몇몇의 시험을 위하여, 상기 파트 A 유체 성분에 추가되는 디부틸틴디라우레이트(DBTL) 형태의 양생제(촉매/가속제)도 있었다. 상기 추가된 발포제 또는 양생제 각각의 양은, 이들 시험에서 0.25% PBW을 결코 초과하지 않았다.

각각의 충돌 혼합 요소(140)의 주입 포트(240) 및 (230)들의 직경은 파트 A 주입 포트(240)에 대해서는 0.093 +/- 0.002인치(0.236 +/- 0.005cm)이고, 파트 B 주입 포트(230)에 대해서는 0.043 +/- 0.002인치(0.109 +/- 0.005cm)이었다. 상기 충돌 혼합 챔버(250)의 직경은 0.069 +/- 0.001인치(0.175 +/- 0.003cm)이었다. 파트 A와 파트 B의 유체 성분들에 대한 공칭 호스 크기는, 각각 1/2인치(1.3cm)와 3/8인치(1.0cm)의 50 피트(15 m)이었고, 분사 건(60)에 가장 가까운 10 피트(3m)에 대해서는 1/4인치(0.6cm) 휩 호스를 구비하였으며, 파트 B 라인이 전체에 걸쳐서 1/4인치(0.6cm)로 감소되는 62-65% PBW 석고 시험에서는 제외하였다. 상기 펌프들로부터 상기 건까지의 전체 호스 길이는 60피트(20m)이었다. 정적 혼합기 하우징(330)의 구멍 크기는 공칭적으로 1/4인치(0.6cm) 직경이고, 상기 정적 혼합 요소(190)는 정적 혼합기 하우징(180) 내에 그것을 손으로 누름으로써 안착되는 것이다. 상기 정적 혼합기 하우징(180)은 일회용 플라스틱 요소(190)들을 보유하며, 바람직한 실시 예에서, 그것들은 각각의 세그먼트들이 상기 정적 혼합기 하우징(180)내에서 회전을 이루는 1/4인치 길이의 세그먼트들 또는 "턴"으로 구성된다.

상기 시험들을 위해서 변경된 장비 구성, 제제 및 프로세스 상세 내용들은 아래와 같다:

41―42% PBW 석고

프로포셔닝 펌프(40)(50) 비율 4.66:1 PBV

분사 오리피스 팁(210) 직경 0.025인치(0.064cm)

배압 요소 구멍(280) 직경 0.060인치(0.152cm)

정적 혼합기 요소(190)의 회전수 8 회전

펌프(40)에서의 파트 A 압력 1,000 +/- 100psi(7MPa)

펌프(50)에서의 파트 B 압력 1,000 +/- 100psi(7MPa)

파트 A 온도 115℉(46℃)

파트 B 온도 115℉(46℃)

주위 온도 90℉(32℃)

75℉에서 24시간 후의 경도 쇼어 D40

발포제(중량%) 없음

가속제(DBTL)(중량%) 없음

측정가능한 경도까지 양생 시간 2시간

비중(s.g.) 1.2-1.4

도포에 대한 설명:

강판 상에 0.020-0.030인치(0.05-0.08cm) 두께의 코팅

관찰:

균일한 두께와 외관의 부드러운 코팅.

41―42% PBW 석고

프로포셔닝 펌프(40)(50) 비율 4.66:1 PBV

분사 오리피스 팁(210) 직경 0.021인치(0.053cm)

배압 요소 구멍(280) 직경 0.069인치(0.175cm)

정적 혼합기 요소(190)의 회전수 12 회전

펌프(40)에서의 파트 A 압력 1,850 +/- 100psi(13MPa)

펌프(50)에서의 파트 B 압력 1,850 +/- 100psi(13MPa)

파트 A 온도 140℉(60℃)

온도(호스 A & B) 135℉(57℃)

파트 B 온도 90℉(32℃)

주위 온도 90℉(32℃)

75℉에서 24시간 후의 경도 쇼어 D40

발포제(중량%) 없음

가속제(DBTL)(중량%) 없음

측정가능한 경도까지 양생 시간 2시간

비중(s.g.) 1.2-1.4

도포에 대한 설명:

강판 상에 0.010-0.020인치(0.03-0.05cm) 두께의 코팅

관찰:

균일한 두께와 외관의 부드러운 코팅.

41―42% PBW 석고

프로포셔닝 펌프(40)(50) 비율 4.66:1 PBV

분사 오리피스 팁(210) 직경 0.031인치(0.078cm)

배압 요소 구멍(280) 직경 0.060인치(0.152cm)

정적 혼합기 요소(190)의 회전수 8 회전

펌프(40)에서의 파트 A 압력 1,600 +/- 200psi(11MPa)

펌프(50)에서의 파트 B 압력 1,000 +/- 200psi(7MPa)

파트 A 온도 150℉(66℃)

파트 B 온도 105℉(41℃)

온도(호스 A & B) 145℉(63℃)

주위 온도 100℉(38℃)

75℉에서 24시간 후의 경도 쇼어 D40

발포제(중량%) 없음

가속제(DBTL)(중량%) 0.20%

측정가능한 경도까지 양생 시간 8초

비중(s.g.) 1.2

도포에 대한 설명:

1/4 내지 3/4인치(0.6-1.9cm) 두께의 슬라브- 단일 코팅 도포

관찰:

우수한 유연성과 외관의 부드러운 마감.

41―42% PBW 석고

프로포셔닝 펌프(40)(50) 비율 4.66:1 PBV

분사 오리피스 팁(210) 직경 0.025인치(0.064cm)

배압 요소 구멍(280) 직경 0.060인치(0.152cm)

정적 혼합기 요소(190)의 회전수 8 회전

펌프(40)에서의 파트 A 압력 1,000 +/- 100psi(7MPa)

펌프(50)에서의 파트 B 압력 1,000 +/- 100psi(7MPa)

파트 A 온도 135℉(57℃)

파트 B 온도 90℉(32℃)

주위 온도 90℉(32℃)

75℉에서 24시간 후의 경도 쇼어 D40

발포제(중량%) 없음

가속제(DBTL)(중량%) <0.07%

측정가능한 경도까지 양생 시간 20분

비중(s.g.) 1.2-1.4

도포에 대한 설명:

강판 상에 0.020-0.030인치(0.05-0.08cm) 두께의 코팅

관찰:

균일한 두께와 외관의 부드러운 코팅.

50% PBW 석고

프로포셔닝 펌프(40)(50) 비율 4.66:1 PBV

분사 오리피스 팁(210) 직경 0.031인치(0.078cm)

배압 요소 구멍(280) 직경 0.060인치(0.152cm)

정적 혼합기 요소(190)의 회전수 8 회전

펌프(40)에서의 파트 A 압력 1,000 +/- 100psi(7MPa)

펌프(50)에서의 파트 B 압력 900 +/- 100psi(6MPa)

파트 A 온도 150℉(66℃)

파트 B 온도 105℉(41℃)

온도(호스 A & B) 145℉(63℃)

주위 온도 105℉(41℃)

75℉에서 24시간 후의 경도 쇼어 D45

발포제(중량%) 없음

가속제(DBTL)(중량%) 0.07%

측정가능한 경도까지 양생 시간 30초

비중(s.g.) 1.2-1.4

도포에 대한 설명:

3/8인치(1cm) 두께의 슬라브- 단일 코팅 도포

관찰:

우수한 유연성과 외관의 부드러운 마감.

50% PBW 석고

프로포셔닝 펌프(40)(50) 비율 4.66:1 PBV

분사 오리피스 팁(210) 직경 0.031인치(0.078cm)

배압 요소 구멍(280) 직경 0.060인치(0.152cm)

정적 혼합기 요소(190)의 회전수 8 회전

펌프(40)에서의 파트 A 압력 1,000 +/- 100psi(7MPa)

펌프(50)에서의 파트 B 압력 900 +/- 100psi(6MPa)

파트 A 온도 150℉(66℃)

파트 B 온도 105℉(45℃)

온도(호스 A & B) 150℉(66℃)

주위 온도 105℉(45℃)

75℉에서 24시간 후의 경도 쇼어 D40

발포제(중량%) 0.25%

가속제(DBTL)(중량%) 0.20%

측정가능한 경도까지 양생 시간 1분

비중(s.g.) 0.7-0.8

도포에 대한 설명:

1인치(2.5cm) 두께의 슬라브- 단일 코팅 도포

관찰:

우수한 유연성과 외관의 부드러운 마감.

50-55% PBW 석고

프로포셔닝 펌프(40)(50) 비율 4.66:1 PBV

분사 오리피스 팁(210) 직경 0.031인치(0.078cm)

배압 요소 구멍(280) 직경 0.060인치(0.152cm)

정적 혼합기 요소(190)의 회전수 6 회전

펌프(40)에서의 파트 A 압력 1,000 +/- 100psi(7MPa)

펌프(50)에서의 파트 B 압력 800 +/- 100psi(5.5MPa)

파트 A 온도 150℉(66℃)

파트 B 온도 120℉(49℃)

온도(호스 A & B) 150℉(66℃)

주위 온도 100℉(38℃)

75℉에서 24시간 후의 경도 쇼어 D45

발포제(중량%) 미량

가속제(DBTL)(중량%) 0.20%

측정가능한 경도까지 양생 시간 <1분

비중(s.g.) 0.95-1.05

도포에 대한 설명:

성형된 슁글(1/4 내지 1인치(0.5 내지 2.5cm) 두께) - 단일 도포

관찰:

우수한 유연성, 마감 및 외관.

60-62% PBW 석고

프로포셔닝 펌프(40)(50) 비율 5.00:1 PBV

분사 오리피스 팁(210) 직경 0.031인치(0.078cm)

배압 요소 구멍(280) 직경 0.060인치(0.152cm)

정적 혼합기 요소(190)의 회전수 10 회전

펌프(40)에서의 파트 A 압력 2,000 +/- 100psi(14MPa)

펌프(50)에서의 파트 B 압력 1,200 +/- 100psi(8MPa)

파트 A 온도 167℉(75℃)

파트 B 온도 119℉(49℃)

온도(호스 A & B) 150℉(66℃)

주위 온도 110℉(43℃)

75℉에서 24시간 후의 경도 쇼어 D55

발포제(중량%) 미량

가속제(DBTL)(중량%) 0.20%

측정가능한 경도까지 양생 시간 30초

비중(s.g.) 0.95-1.05

도포에 대한 설명:

성형된 슁글(1/4 내지 1인치(0.5 내지 2.5cm) 두께) - 단일 도포

관찰:

우수한 유연성, 마감 및 외관.

62-65% PBW 석고

프로포셔닝 펌프(40)(50) 비율 5.00:1 PBV

분사 오리피스 팁(210) 직경 0.031인치(0.078cm)

배압 요소 구멍(280) 직경 0.069인치(0.175cm)

정적 혼합기 요소(190)의 회전수 6 회전

펌프(40)에서의 파트 A 압력 2,000 +/- 200psi(14MPa)

펌프(50)에서의 파트 B 압력 1,100 +/- 200psi(7.5MPa)

파트 A 온도 174℉(79℃)

파트 B 온도 119℉(49℃)

온도(호스 A & B) 150℉(66℃)

주위 온도 115℉(46℃)

75℉에서 24시간 후의 경도 쇼어 D50(D55 @ 7일)

발포제(중량%) 0.10%

가속제(DBTL)(중량%) 0.15%

측정가능한 경도까지 양생 시간 30초(탈형하기 위해 45초)

비중(s.g.) 0.95

도포에 대한 설명:

성형된 슁글(1/4 내지 1인치(0.5 내지 2.5cm) 두께) - 단일 도포

관찰:

우수한 유연성, 마감 및 외관.

혼합의 품질은 제작된 샘플들에서 약간 또는 전혀 줄무늬, 결점, 또는 적층 등이 없는 현저하게 고품질로 확인되었다. 50% PBW 석고를 초과하는 높은 수준의 석고에서 성공적으로 분사할 수 있는 능력은, 예상치 못한 놀라운 결과이었다. 승온 상태에서, 62―65% PBW 석고 파트 A 유체 성분의 점도는 대략 100,000cP(centipoises)이었지만, 파트 B 유체 성분은 대략 100cP이었으며, 전자가 후자보다 대략 1,000 배 이상하는 큰 것이다. 또한 전혀 예상치 못했던 것은, 보다 높은 석고의 생산 부재의 표면 마무리가, 보다 낮은 석고의 것만큼 좋은 것이었고, 때로는 더 나은 것이었다. 분사패턴도 또한 우수하였고, 때로는 보다 높은 석고의 시험의 경우에서 조금 더 나은 경우도 있었다. 임의의 특정 이론으로 한정하고자 하는 것은 아니지만, 출원인의 판단은 이와 같은 결과가 보다 큰 밀도와 큰 비열 성능을 모두 갖는 보다 높은 석고 재료가, 초기 양생 도중에, 특히 발포 제품이 제작되는 때에, 보다 균일한 양생 특성을 초래시킨 것으로 생각된다. 출원인은 이와 같은 예기치 않은 결과에 대한 이유를 계속 탐구하고 있다.

출원인은, 각각의 유체 성분들의 동시적인 큰 발산 점도와 비례 비율에도 불구하고, 이러한 시험도중에 달성된 우수한 품질의 혼합에 대한 이유가 화학 반응 역학과 함께 유체 동역학, 기계적 및 열역학적 효과의 조합에 그 뿌리를 가지고 있다고 생각되며, 합리적인 설명과 이론이 여기에서 진전될 수 있음을 충분히 이해한다. 유체의 이동 도중에, 이와 관련되어 동시적으로 변화하는 화학 및 물리적인 분석과 함께 조합된 고급 전산 유체 동역학(CFD) 분석은 이 영역에서 보다 높은 통찰력을 제공할 것으로 예상된다. 그러나, 출원인은 다시 임의의 특정 이론으로 한정하고자 하는 것은 아니지만, 당업자나 통상의 지식을 가진 자들이 큰 어려움과, 몇 가지 간단한 테스트 이상을 실시하지 않고서도 본 발명을 구현하는 것을 돕기 위해 아래와 같은 설명을 제공하고자 한다.

각각의 주입 포트(230) 및 (240)를 통해 충돌 혼합 요소(140)로 유입하는 유체 성분들은 높은 압력, 속도 및 온도에서 진행된다. 그것들은 작은 충돌 혼합 챔버(250)내로 강제적으로 유입되며, 그곳에서 다소 난류 방식으로 처음 접촉이 이루어진다. 배압 요소(150) 및 하류측 다른 요소(180),(190) 및 (200)들을 통해서 강제 이송되어지는 조합된 유체에 의해서 발생된 배압이 있으며, 이는 순(net) 배압을 생성한다. 상기 배압은, 비록 유체가 하나 이상의 주입 포트(230) 및 (240)들을 통해서 강제적으로 뒤로 밀려질 정도로 크지는 않지만, 유체가 너무 빨리 또는 쉽게 초기 충돌 혼합 영역을 빠져나가지 않도록 하는 방해를 효과적으로 형성하고, 상기 유체내로 유입되는 에너지량을 추가적으로 증대시킬 만큼 충분히 큰 것이다. 이것은 유체의 더 국소적인 가열을 초래하여 충분한 운동 에너지를 제공하고, 유체 성분이 화학적으로 결합하고 중합하는 데에 필요한 화학 반응의 속도를 크게 가속시키게 된다. 이러한 가속된 가열은 발열 화학 반응을 더욱 증가시켜서 더 많은 열을 생성한다. 이러한 싸이클은 계속되지만, 그것들이 주입 포트(230) 및 (240)를 통해 들어오는 새로운 재료에 의해서 하류로 이동되기 전에, 상기 유체가 고체로 양생될 정도까지는 아니다. 그러나, 비록 고체로 양생되지는 않지만, 초기 충돌 혼합 챔버(250)내에서 생성된 많은 수의 핵 생성 부분들이 있을 것으로 여겨진다. 상기 조합되고, 부분적으로 혼합된 유체가 정적 혼합 요소(190)로 향해 그 내부로 이동하는 경우, 아직 격렬한 상태하에서, 이러한 입자들은 보다 높은 분자량과, 그로 인해 보다 큰 모멘텀을 갖는다. 이러한 크고 성장하는 입자들을 포함하는 유체는, 그것들이 정적 혼합 요소(190)들을 통과하는 때에, 종래 시스템의 입자들이 초기 중합의 이점을 갖지 않은 상태로 전형적으로 정적 혼합기들을 유입하는 것보다 큰 모멘텀을 갖는다. 상기 정적 혼합은 훨씬 더 효과적이고, 그에 따라서 훨씬 더 컴팩트하게 구성될 수 있다. 전형적인 종래의 시스템과 비교할 때, 본 발명의 보다 컴팩트한 분사 건(60)은 보다 작은 혼합 영역을 가지고 있기 때문에, 분사 건(60)의 크기와 무게 요구를 줄이고, 용제 퍼징 시스템의 제거를 가능하게 한다. 이러한 작은 혼합 영역들은 효율적으로 장비 작동을 유지시키는 무-용제 방법을 가능하게 한다. 비교를 위해서, 종래의 용제 세척 시스템의 정적 혼합 시스템들은, 본 발명의 무-용제 복수 성분의 분사 시스템에 비해서, 인치(cm) 또는 수분의 일 인치(mm) 보다는 피트(meters)로서 더 쉽게 측정되어지는 혼합 영역들을 포함한다.

본 발명의 바람직한 분사 건(60)의 소형 버전은, 본 발명의 특성에 따라서 2.5 파운드(1.1 kg) 보다 현저히 작은 무게를 갖는다. 많은 작업에서 작업자의 피로를 최소화하는 것은 중요하다. 대부분의 경우에, 크거나 무거운 건은 훨씬 더 바람직하지 못하고, 몇몇의 경우에서는 특정 목적에 사용되지 못하며, 또는 부적합하다.

비록 본 발명에서 시험된 물질들은, 성분 또는 재료의 높고 낮은 밀도 비율에 상관없이, 본 발명에서 완전히 혼합될 수 있지만, 밀도에 관련된 상기 논의는, 이러한 상기 역학에 관련하여 연관성을 가질 수 있다.

따라서 적절한 혼합을 달성하기 위한 상기 정적 혼합 요소(190)의 크기 및/또는 길이를 크게 감소시킬 수 있음으로써, 출원인은 용제 퍼지 시스템의 사용을 제거할 수 있게 되었다. 또한 이들 시험을 위해서, 공기 퍼지 작동의 측면도 있었으며, 이는 각 작동의 마지막에서, 충돌 혼합 요소(140)의 충돌 혼합 챔버(250)로부터 잔류 물질을 제거하기 위한 것이었다. 이들 시험들로부터 완전히 명확하지는 않지만, 공기 퍼지를 활성화시키는 것은 필수적일 수 있다. 만일 공기가 사용되지 않을 경우에는, 대안적으로 챔버 내로 추가적으로 역주입시키거나, 또는 챔버를 깨끗한 상태로 유지시키는 몇가지 다른 수단들이 요구될 수 있다.

본 발명의 무-용제 분사 시스템(10)으로부터 생산된 제조품은 다양하고 많다. 본 발명의 가장 명백한 적용은 부식 방지 및 심미적인 효과를 위한 분사 코팅 표면을 위한 것이며, 우레탄, 에폭시, 우레아 또는 그러한 목적으로 사용할 복수 성분 제제의 다른 타입 중 하나를 사용한다. 본 발명의 분사 시스템(10)은, 대부분의 현재 사용되는 시스템보다 다른 예상치 못하고 의도하지 않은 잇점과, 우수한 장점을 갖는다. 건의 상류측 혼합 매니 폴드와 그에 관련된 용제 퍼지 시스템의 필요성을 제거하는 것은, 혼합 물질이 훨씬 짧은 잔류 시간을 갖도록 한다. 초기 혼합이 충돌 혼합 요소(140)의 충돌 혼합 챔버(250) 내에서 일어나는 곳으로부터, 대략 4인치(10cm) 이내의 분사 오리피스(210)를 통하여 혼합 재료를 분사시키도록 된 본 발명의 성능으로 인하여, 몇몇 또는 모두의 다양한 제제의 양생 속도는, 복수 성분 제제의 화학적 성질이 특정 촉매, 추가적인 가열 또는 다른 수단들을 통하여 그 반응을 가속화시키는 것을 허용하는 경우에, 크게 가속될 수 있다. 이것은 최근 몇 년 동안 보호 코팅제로서 사용하기 위해 광범위한 승인을 얻고 있는 에폭시 제제의 경우에서, 특히 흥미롭다.

본 발명의 분사 시스템(10)에 의해서 생성될 수 있는 제조품들은 또한, 지붕 슁글 및 멤브레인(membranes), 건축 몰딩제, 구조적 및 비-구조적 패널과 같은 다양한 타입의 성형 제품들을 포함한다. 상기 제제를 발포시키는 발포제를 첨가하거나 또는 첨가하지 않고, 신속하게 걸쭉한 재료를 축적시키는 분사 시스템(10)의 능력은, 자동차 제조, 인프라 스트럭쳐 재건, 건설, 조선 등과 같은 여러 산업에서 광범위한 적용성을 갖는다.

도로 선은 본 발명의 분사 시스템(10)을 사용하여 제조할 수 있는 제품의 다른 예이다. 교량 코팅, 교통 관련 표면, 예를 들면 공장 바닥, 항공기 격납고, 주차장 차고 등도, 또한 본 발명의 성능을 통한 잇점을 얻을 수 있으며, 가속된 양생 속도의 사용, 또는 그것 없이도 사용될 수 있다. 예를 들면, 점선의 도로 선을 긋는 경우에, 각 작동의 끝에서 시스템을 퍼지시키기 위해 용제를 사용할 필요가 없기 때문에, 본 발명의 분사 장치(10)를 적용하여 길이가 미결정된 도로 선의 패턴을 매우 효율적이고 낭비없는 방식으로 생성하는 것은 비교적 간단한 사항이다. 도로 선의 각 대시 선에 대하여, 분사 오리피스를 중지시키고 중지시키는 필요성이, Roosen '490 제제를 사용하여 상기의 실험에서 테스트되었다. 하루의 일정을 통해서 일련의 100회에 걸친 시작 및 정지 작동이 실행되었으며, 그것 이전, 도중 및 그 이후에 사용 장비의 세척을 위한 어떠한 용제도 사용할 필요가 없었다. 본 발명으로부터 제작된 것과 같이, 수 초 이내에 양생하는 도로 선들은 느린 양생의 다른 것들보다 바람직하고, 선호되는 것이다.

본 발명은 상기에서 그 바람직한 형태로 개시되었지만, 많은 변형이 가능하기 때문에, 여기에서 개시되고 예시된 그 특정 실시 예들은 제한적인 의미로 간주되어서는 안된다. 본 발명의 주제는 여기에서 개시된 다양한 요소, 특징, 기능 및/또는 특성들의 모든 신규하고 비자명한 조합 및 그 하위 조합을 포함한다. 상기 개시된 실시 예들의 단일 특징, 기능, 요소 또는 특성들은 필수적이지 않다. 이하에 기재된 특허청구범위는 신규하고 비자명한 것으로 간주되는 임의의 조합 및 하위 조합들을 정의한다. 특징, 기능, 요소 및/또는 특성들의 다른 조합 및 하위 조합들은, 현재의 특허청구범위의 보정이나, 또는 이것 또는 관련 특허출원에서의 새로운 특허청구범위의 제시를 통해서 주장될 수 있다. 그와 같은 특허청구범위들도 최초 특허청구범위에 비해 그 범위가 넓거나, 좁거나 또는 동일한 것과는 상관없이, 본 발명의 주제 내에 포함되는 것으로 간주된다. 또한, 본 발명은 본 명세서를 읽고서, 전문가가 그 자신의 지식과, 선택적으로 간단한 주기적 시험에 근거하여 즉각적으로 이해할 수 있는 모든 실시 예와 모든 응용 예들을 포함한다.

Claims

압력하에서 복수 성분의 유체 제제의 2 이상의 각각의 성분들을 이송시키는 비율 프로포셔닝 펌프 세트;
상기 각각의 유체 성분들을 가열시키는 가열 시스템;
압력하에서, 상기 각각의 유체 성분들이 유입하고, 충돌 혼합 요소, 배압 요소, 하나 이상의 정적 혼합 요소들을 포함하는 정적 혼합기 하우징, 및 혼합된 재료가 분배되어지는 오리피스 부를 포함하는 혼합 및 분배 장치;를 포함하고,
여기서,
상기 혼합 및 분배 장치의 충돌 혼합 요소는 입력 포트와, 상기 각각의 유체 성분들이 압력하에서 유입하고, 충돌 혼합에 의해서 최초로 혼합하도록 구성된 혼합 챔버를 구비하며;
상기 혼합 및 분배 장치의 오리피스 부는 상기 정적 혼합기 하우징의 하류측에 위치되며;
상기 배압 요소는 상기 충돌 혼합 요소의 각각의 유체 성분 유입 포트들과 상기 오리피스 부 사이에 위치되고;
상기 정적 혼합기 하우징은 상기 정적 혼합 요소 들 의 교체를 용이하게 하기 위하여 탈착가능하며;
추가적으로,
상기 비율 프로포셔닝 펌프 세트에 의해서 생성된 압력을 관찰하고 조절하기위한 장치;
상기 유체 성분들에 대한 온도 조절기;
상기 프로포셔닝 펌프들 사이의 설정 비율을 세트하고 유지시키기 위한 장치;를 포함하는 복수 성분의 분사 시스템.
제1항에 있어서, 상기 온도는 15 내지 100 ℃의 범위에 있는 것임을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 압력은 1,700 내지 70,000kPa의 범위에 있는 것임을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 비율은 가변 비율 장치를 사용하여 상기 비율을 조정하거나, 또는 고정 비율 장치를 사용하여 기계적으로 상기 비율을 재구성하여 설정될 수 있는 것임을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 프로포셔닝 펌프 세트는, 유압식 또는 공압식 실린더, 기어 펌프, 피스톤 펌프, 연동식 펌프, 다이아프램 펌프 또는 다른 양변위 펌프들로 구성된 것임을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 정적 혼합 요소는 용이하게 뚫릴 수 있는 재료로 이루어진 것임을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 유체 성분들의 온도는 개별적으로 제어될 수 있는 것임을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 오리피스 부는 주입 또는 붓기용 오리피스인 것임을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 충돌 혼합 챔버로부터 혼합 재료를 소제시키기 위하여 각각의 작동 싸이클 마지막에, 공기 퍼지가 사용되는 것임을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 분사 건은 1.5 kg 미만의 무게인 것임을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 정적 혼합 요소들은 상기 정적 혼합기 하우징으로부터 드릴링 방식이외에, 열을 가하여 용융시키거나, 굽거나 태워서 제거하거나, 또는 강제적으로 밀어서 제거하거나, 및/또는 상기 요소들을 제거하는 과정을 보조하기 위해서 사용될 수도 있는 1리터 미만의 소량의 용제를 사용하여 제거될 수 있는 것임을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 오리피스 부는 분사 노즐인 것임을 특징으로 하는 시스템.
청구항 1에 기재된 혼합 및 분배 장치로, 압력하에서 복수 성분의 유체 제제의 2 이상의 각각의 성분들을 이송하는 단계;
상기 각각의 유체 성분들을 가열시키는 단계;
상기 충돌 혼합 챔버내에서 충돌 혼합에 의하여 상기 각각의 유체 성분들을 혼합하는 단계;
하나 이상의 정적 혼합 요소들을 포함하는 정적 혼합기 하우징내에서 상기 성분들을 추가적으로 혼합하는 단계; 및
혼합된 재료를 오리피스 부에서 분배시키는 단계;를 포함하는 복수 성분의 열가소성 또는 열경화성 재료의 분배방법.
제13항에 있어서, 상기 정적 혼합기 하우징을 주기적으로 제거하고, 상기 정적 혼합 요소를 교체시키는 것을 추가적으로 포함하는 것임을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 비율 프로포셔닝 펌프 세트에 의해서 생성된 압력을 관측하고 조절하는 것을 추가적으로 포함하는 것임을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 프로포셔닝 펌프들 사이의 설정 비율을 세트하고 유지시키는 것을 추가적으로 포함하는 것임을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 반응 속도를 증가시키고, 양생 시간을 단축시키기 위해 상기 유체 성분들에 촉매 또는 촉매들을 부가시키는 것을 추가적으로 포함하는 것임을 특징으로 하는 방법.
청구항 13의 공정으로 생산된 제조품.