专利名称：极高固态含量气溶胶输送系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及极高固态含量气溶胶，和，特别是涉及极高固态含量气溶胶粘合剂和气溶胶粘合剂涂覆装置。
通常，用于多种气溶胶产品的气溶胶喷涂罐包括被喷涂的物质，任选的传递液和推进剂。典型的，推进剂是使罐增压并协助被喷涂物质雾化的成分。过去，作为推进剂而广泛使用的是氯氟烃(CFC‘s)，但是由于考虑到环境的问题，这些推进剂现在已经为国际合约所禁止使用了。在某些场合，任选的“载体”还可以造成对环境或健康的危害。例如，在用于涂料和粘合剂中时，在要被喷涂的组分中还包括溶剂。这种溶剂，通常是“挥发性有机化合物”(VOC)，当颜料或粘合剂“干了”的时候最终汽化，留下了被喷涂的成分。现在，这些挥发在环境中的溶剂已经既对健康又对环境提出了问题它们显示出了对人类健康和空气质量产生有害影响的危险吗？作为响应，工业上已经在寻找方法来减少粘合剂中有机溶剂的含量和其它由气溶胶喷涂产生的可能会造成的危害。
溶剂的减少还将产生其它好处在气溶胶粘合剂中的溶剂比率减少，在气溶胶中存在了更多粘合剂组合物本身。这导致减少了为处理粘合剂混合物包装而产生的浪费(例如空喷涂罐)。
因此，例如，喷涂罐涂覆粘合剂/溶剂混合物包含20～25％重量粘合剂组合物，也就是公知的极高固态含量(VHS)粘合剂，由于它们对有机溶剂较小比率的应用和它们的减少对健康和环境危害的潜力，已经在压敏粘合剂的领域中变得逐渐地可取了。在此并入作为参考的、我们的与此有关的申请号为09/126,383，1998年7月30日申请的题为“极高固态粘合剂”的美国专利，公开了一种VHS粘合剂的组合物和制造这种VHS粘合剂的方法。在优选的实施方案中，粘合剂包括树脂/橡胶/溶剂混合物。应用的树脂典型地包括多萜烯树脂，酚醛树脂，酚醛改性萜烃树脂，脂肪族石油烃类树脂，及其类似物。应用在粘合剂混合物中的橡胶通常应用聚氯丁二烯合成橡胶的混合物。可以使用各种溶剂，这取决于它必须与粘合剂组合物相容以形成溶液。因此，所用的溶剂可以包括，除了别的之外，不同的氯化溶剂，酮，脂肪族化合物，芳族化合物，醇，和酯，或甚至如水等的无机溶剂。
然而，已经发现的是在实践中应用VHS粘合剂是非常困难的。例如，通常，当粘合剂的固态含量增加时，粘合剂/溶剂混合物的粘度也会增加。当在典型的气溶胶喷涂罐上应用标准喷嘴和按钮时，增加了的粘度导致了罐中的粘合剂混合物的喷涂型式变得不均匀。例如，如果标准的罐，阀门，和按钮(例如可变阀门Model#V8-10-118，带有906环和按钮Model#166-197-162-白色，均由Newman-Green of Addison，Illinois提供)被用于喷涂具有30wt％粘合剂的VHS粘合剂/溶剂混合物例如氯丁橡胶的话，喷涂趋向不均匀。那就是，喷涂型式将具有越过涂覆区域的变化浓度。确信的是这种情况通常因为按钮具有基本上圆形的出口端口而发生，其中VHS粘合剂混合物流流过该端口以使对喷涂有所限制或没有“簸扬”；这种流以基本上直线排出。另外，即使如果发生了某种向外的“簸扬”，这种簸扬是无法控制的，并且被喷涂流体的浓度是不均匀的且在贯穿涂覆区域趋于改变。
连接到喷涂按钮上的各式各样的喷嘴被设计成试图克服喷涂问题的非一致性。1983年8月30日授予Merton et al.的美国专利4,401,272，和1983年8月30日授予Hansen的美国专利4,401,271，均公开了连接到气溶胶喷涂罐按钮上的喷嘴。这些喷嘴没有显示出解决该问题。例如，‘272专利公开了喷嘴仅能够喷涂具有固态含量水平可高至11.1％的混合物，完全低于典型VHS的水平。当使用这种喷嘴时，喷涂趋向于在喷涂区域顶部和底部较为集中，在接近喷涂区域中心区域较不集中。’271专利提供另一种解决“喷涂的非一致性”问题的尝试。
如上面解释的那样，有比迄今已知更高的可用固态含量的VHS粘合剂/溶剂混合物和基本上均匀喷涂这种混合物的设备是需要的。
本发明提供一种极高固态含量压敏粘合剂(VHS)，该粘合剂具有比以前在现有技术中可得到的更高的固态含量，并且没有使粘度增加到超过可实施水平。另外，本发明提供一种VHS喷涂装置，该装置允许比以前可获得的基本上更均匀的VHS涂覆。
附图简述通过结合附见的附图来回顾说明书和权利要求书中未限制的实施方案，本发明其它方面变得很明显，其中同样的数字指定同样的元件，和附
图1是VHS粘合剂喷涂罐侧视图；附图2是VHS粘合剂喷涂罐俯视图；附图3是本发明喷嘴和按钮示范的实施方案横截面侧视图；附图4是本发明喷嘴和按钮示范的实施方案侧视图；附图5是本发明的俯视图；附图6是本发明喷嘴斜面插入末端的关闭态横截面侧视图；附图7是喷嘴出口末端的横截面关闭态视图；并且附图8是喷嘴出口末端前视图。
下面的说明是优选的实施方案，并且不想要以任何方式限定本发明的范围、适用性或结构。相反，下面的描述提供了实现本发明优选实施方案的合宜的例证。在没有背离后附的权利要求中陈述的本发明主旨和范围的情况下，可以对在优选实施方案中描述的元件的功能和排列进行不同的改变。另外，虽然下面的详述通常描述的是关于确定的VHS粘合剂混合物的，但是本发明也适用于其它应用气溶胶喷涂罐推进或涂覆的高粘度混合物。此外，本发明喷嘴不限于在此明确描述的那些内容，也包括那些与已经描述过的相当的内容。
在说明书和权利要求书中，术语VHS是指“极高固态含量”。虽然下面的描述主要涉及VHS粘合剂，但清楚的是讨论的原理和描述的设备也是适用于其它通过气溶胶罐供给和推进VHS物质，例如，油漆、天然漆、虫胶清漆、蜡及其类似物。
在粘合剂/溶剂混合物的上下文中术语“极高固态含量”涉及混合物的粘度。当固态含量增加时，通常混合物的粘度也会增加，但下面描述的我们在先申请的“剪切”混合方法，将在粘合剂内增加的粘度的增加幅度减到最少。在这个上下文中，“极高固态含量”提到具有粘度范围在至少约50cps，优选的是约200到400，最大到约600cps的剪切混合过的混合物。因此，虽然涉及在粘合剂/溶剂溶液中的粘合剂浓度，VHS还可以理解为有关粘度的内容。对于特殊的粘合剂，例如氯丁橡胶，一般用于将装饰层压板粘接到基材上的粘合剂，VHS粘合剂/溶剂混合物包含基于氯丁橡胶和溶剂混合物重量的至少约28wt.％氯丁橡胶，优选的是约28到30％的氯丁橡胶，最优选的是约29到30％的氯丁橡胶。
关于VHS粘合剂/溶剂混合物，粘合剂包括氯丁橡胶，苯乙烯-丁二烯树脂，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯热塑性弹性体，腈，及其类似物。溶剂可以选自那些与粘合剂相容的成分并且包括，除了别的之外，不同的氯化溶剂，酮，脂肪族化合物，芳香族化合物，醇，酯，水，及其类似物。
VHS粘合剂本身可以任意选自那些商业上应用的。在装饰层压板领域适用的VHS粘合剂可以应用许多可用工艺中的任意一种来形成，包括例如1998年3月31日授予Purvis II et al.的美国专利5,733,961中公开的剪切混合工艺，该专利在此并入作为参考。剪切通常应用Microfluidizer加工机械(Microfluidics International Corp.of Newton，Massachusetts制造)来实现，该机器利用电驱动，双活柱或活塞，使流体产品增压的液压增强泵。氯丁橡胶和溶剂在釜过程中混合并且Microfluidizer在非常大的压力和速度下适当地移动混合物流。然后该流被适当地分离成两个部分，它的方向改变并且与在迅速的演替中引起自身的冲突。这个步骤完成对混合物的剪切、冲击和空化效果。这些效果引人注目地减小了混合物中颗粒的尺寸，因此降低混合物的粘度并且使多余的氯丁橡胶溶入到混合物中去。于是，在没有过度增加混合物粘接的情况下，氯丁橡胶溶剂混合物的重量百分数可以增加到比以前想到的可能性更高的固态含量范围。
本发明还提供了用于VHS粘合剂/溶剂混合物的输送系统。该输送系统需要气溶胶罐，并且包括推进剂的应用。参照附图1和2，依照本发明优选的实施方案，喷涂装置10能够在基材上基本均匀地涂覆VHS粘合剂/溶剂混合物涂层。在本实施方案中，喷涂装置10是气溶胶罐，包括罐体12，在罐体12上末端的阀门14，安装在阀门14上来开启阀门的按钮16，和配备在按钮上的喷嘴18，如下面所解释的那样。罐体12通常是能够包含VHS、溶剂和推进剂混合物的任意合适的密封气溶胶喷涂罐。阀门14可以合适地是任意传统的气溶胶喷涂罐阀门，虽然，依照本发明优选实施方案，阀门14可以选自可变阀门Model#V8-10-118和相当的阀门，具有均是由Newman-Green of Addison，Illinois提供的906或相当的环。可变阀门14允许通过对按钮16围绕罐体12的旋转来对流经阀门14、按钮16和喷嘴18的流动速率进行调节。在本优选的实施方案中，阀门14相配地包含指定流动的“低”、“中”和“高”速率以帮助确定流经阀门14的流动速率的标志。按钮16是任意适用的传统气溶胶喷涂罐按钮，并且，依照本示范实施方案，可以选自Model#166-197-1620-白色按钮，仍然是由Newman-Green制造，及其同类产品。
现在参照附图3-5，发明中喷嘴18的举例说明的实施方案形成为伸长主体构件，该构件由可抵抗VHS粘合剂/溶剂混合物的任何腐蚀或其它有害影响的任意材料制成，并且其本身对被喷涂的流体没有污染。例如，惰性塑料，金属及其类似物。
依照本发明中的本优选实施方案，喷嘴18应适应与按钮16一起应用。例如，根据本示范实施方案的一个方面，基本上呈圆柱形或锥形的喷嘴18具有插入末端22和粘合剂喷涂出口末端30。在本实施方案中，喷嘴18的直径大约为0.120in.(3.05mm)。插入末端22是与装备在当阀门14开启时在端口和喷嘴18的通孔26之间流体连通的按钮出口端口20合适的尺寸。依照举例说明的实施方案，喷嘴18既可以可释放又可以永久性地合适压入按钮16的按钮出口20。然而，非此即彼，插入末端22可以通过其它手段装备到按钮出口端口20上，包括螺旋状螺纹，粘合剂及其类似物。喷嘴18还可以整体成形在按钮16上以制造具有喷嘴18的单一部件按钮。另外，依据附图6，为了使插入末端22与按钮16的出口端口20的装配容易一些，插入末端22可选择地包括由角度α形成斜面24。例如，在本示范的实施方案中，斜面24深约为0.0125in.(0.32mm)并且角度α约为45°。
根据本发明的另一方面，并且现在根据附图7，喷嘴18与纵向延伸的轴向通孔或套管26适当地装配。通孔26沿着它长度上主要部分具有基本上均匀的直径，除了在接近其出口末端30处具有一个流量限定器28。限定器28导致在流经喷嘴18横截面区域的变化，造成限定器28中流体压力的减小。依据本示范实施方案，通孔26流体流经横截面区域与限定器28流体流经横截面的比率是约4.7。
超过限定器28的喷嘴18的末端呈现出基本上成直角形状的出口端口并且具有至少一对相对应的侧壁，该侧壁如下所述向外朝向出口末端30张开。
依照本发明不同的方面，取决于例如通过喷嘴18的VHS固态含量，VHS粘度，被喷涂粘合剂的想要粘度，和理想喷涂型式等因素，主要通孔部分26和限定器28直径(或流体流经横截面区域)适当地变化。在本示范实施方案中，合适的主要通孔部分26直径约为0.062in.(1.57mm)和流量限定器28具有长边46和短边48的基本上成直角的形状。在本示范实施方案中，长边46优选的是约为0.040in.(1.02mm)，短边48优选的是约为0.016in.(0.41mm)。另外，依照本示范实施方案，当VHS的粘度减少时，限定器28的横截面区域也可以被减少，然而，当VHS的粘度增加时，限定器28的横截面区域令人想望地增加。例如，如果VHS的粘度减少到50cps，限定器28的流体流量的横截面区域可以相对于基于上述优选的尺寸被减少到约20％。另一方面，如果VHS的粘度增加到400cps，限定器28流体流量的横截面区域可以比基于上述尺寸的区域增大大约30％。
根据本示范实施方案的另一个方面，为了促进流体流动和保持均匀的流动型式，通孔部分26逐渐地过渡到限定器28较为狭窄的喉道。这通过均匀地向内弯曲主要部分26的末端成曲率半径34来形成优选的基本上成直角的出口端口的壁来完成。该半径约为0.0302in.(0.77mm)，具有位于离出口末端30为0.0503in.(1.28mm)的中心36，沿着通孔26的中心线38。
依照本示范实施方案的另外一个方面，并根据附图8，在喷嘴18的出口末端30上合适地获得了出口端口40。出口端口40合适地形成为设计成促进将气溶胶喷涂成扇形的涂布。优选的出口端口，如上面所述，是基本上成直角形状的，具有垂直的比水平边长对边。出口端口40合适地形成为具有从限定器28向外的张开，该张开具有至少一对对应的侧壁，它们形成了促进喷涂成形的直角形状端口40的上和下壁42，44。侧壁42，44向外以角度β张开，它可以合适地从在限定器28上的开始点42a，44a到喷嘴表面或顶端加宽来引导喷涂。在所示的实施方案中，对粘度约200cps的VHS粘合剂/溶剂混合物，约为20°到75°的角度β是可实施的，优选的是约45°，同时张开的出口长边50的长度约为0.0471到0.1125in.(1.20到2.86mm)，优选的为约0.0663in.(1.68mm)。当粘度较大或较小时，对β角的实验测试将导致最适宜张开角度的选择。
因此，虽然本发明的原理已经在举例说明的实施方案中描述过了，但在没有违背那些原理的情况下，用于本发明实践中的除了那些没有明确描述过之外的结构、布置、比率、部件、材料和成分的结合和修改，可以被改变并且特别适应于特殊环境和工作需要。
权利要求
1.一种极高固态含量压敏粘合剂，包括粘合剂和溶剂的混合物，该混合物包括至少约28wt％的粘合剂并且所述混合物粘度在约0.05帕·秒到0.6帕·秒(50到约600cps)的范围内。
2.根据权利要求1中的极高固态含量压敏粘合剂，其中所述粘合剂包括氯丁橡胶。
3.根据权利要求1或2的极高固态含量压敏粘合剂，其中所述溶剂选自酮、脂族烃、芳族化合物、醇、酯、氯化溶剂或水。
4.根据权利要求1、2或3的极高固态含量压敏粘合剂，其中所述混合物包括范围在约29％到约31％的橡胶粘合剂的重量百分比。
5.根据权利要求1至4中任意一项的极高固态含量压敏粘合剂，其中所述混合物的所述粘度约为0.05帕·秒到0.4帕·秒(50到约400cps)。
6.根据权利要求1至4中任意一项的极高固态含量压敏粘合剂，其中所述混合物的所述粘度约为0.2帕·秒(200cps)。
7.根据权利要求1至6中任意一项的极高固态含量压敏粘合剂，其中混合物包括约29％到约31％重量的氯丁橡胶。
8.根据权利要求1至6中任意一项的极高固态含量压敏粘合剂，其中所述粘合剂包括选自由多萜烯树脂，酚醛树脂，酚醛改性萜烃树脂和脂肪族石油烃类树脂组成的组的树脂。
9.根据权利要求1至7中任意一项的极高固态含量压敏粘合剂，其中粘合剂选自氯丁橡胶，苯乙烯，丁二烯-苯乙烯，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯热塑性弹性体或腈。
10.一种适于应用在气溶胶喷涂罐上的极高固态含量压敏粘合剂涂覆喷嘴，该喷嘴包括伸长主体(18)；沿着所述伸长主体(18)延伸的轴向通孔(26)；邻近所述伸长主体(18)出口末端(30)的流量限定器(28)；和在伸长主体(18)出口末端(30)上的出口端口(40)，该出口端口(40)基本上成直角形状并且包括至少一对从流量限定器到喷嘴出口末端(30)的向外张开的壁(42，44)。
11.根据权利要求10的极高固态含量压敏粘合剂涂覆喷嘴，包括插入末端(22)，其尺寸可安装于气溶胶罐(12)按钮(16)的出口端口(20)中。
12.根据权利要求10或11的极高固态含量压敏粘合剂涂覆喷嘴，其中所述的至少一对壁(42，44)包括上壁和下壁。
13.根据权利要求10、11或12的极高固态含量压敏粘合剂涂覆喷嘴，其中所述至少一对壁(42，44)以范围为约20°到75°的角度β向外张开。
14.根据权利要求10、11或12的极高固态含量压敏粘合剂涂覆喷嘴，其中所述至少一对壁(42，44)以约45°向外张开。
15.根据权利要求10到14中任意一项的极高固态含量压敏粘合剂涂覆喷嘴，其中所述通孔(26)的横截面面积与所述限定器(28)的横截面面积的比率为约4.7。
16.一种气溶胶喷涂装置，包括喷涂罐(12)；安装在罐体(12)上的阀门(14)；安装在阀门(14)上来控制阀门(14)开启和关闭的按钮(16)，按钮(16)具有当阀门(14)开启时与罐体(12)内部流体连通的出口端口(20)；和配备在按钮(16)出口端口(20)上的喷嘴18，所述喷嘴(18)包括具有基本上成直角的出口端口(40)的通孔(26)，该端口具有至少一对从流量限定器(28)到喷嘴顶端的出口末端(30)的向外张开的对应侧壁(42，44)。
17.根据权利要求16的气溶胶喷涂装置，其中所述通孔(26)的横截面面积与所述限定器(28)的横截面面积的比率为约4.7。
全文摘要
本发明涉及极高固态含量压敏粘合剂(VHS),该粘合剂在没有增加粘度超过可操作水平的情况下,具有比以前在现有技术中可想要得到的更高的固态含量。另外,本发明提供了允许比先前可获得的基本上更均匀的VHS涂覆的VHS涂覆装置。
文档编号B05B1/30GK1274672SQ0010695
公开日2000年11月29日 申请日期2000年4月26日 优先权日1999年5月21日
发明者D·C·波维斯二世, K·C·派查尔, J·J·阿克 申请人:普雷马克Rwp控股公司