雙組分型發泡聚氨酯樹脂噴涂用空氣噴槍

    前言：

圖1 、本發明的空氣噴槍的實施例示意圖

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    1. 噴槍本體
    2. 吐出口
    3. 導管
    4. 噴嘴
    5. 霧化用壓縮空氣注入口
    6. 攪拌轉子
    7. 套筒
    8. 旋轉驅動葉片
    9. 螺旋葉片
    10. 主劑注入口
    11. 固化劑注入口
    12. 混合用壓縮空氣
    13. 環

    如圖1 所示，在頂端有吐出口2 的圓筒狀噴槍本體1 內的中心，設置有霧化用壓縮空氣導入管3；在導管的頂端伸向吐出口中央形成噴嘴4，導管的后端連接霧化用壓縮空氣注入口5；導管的軸向外周，設有可旋轉的套筒7；在套筒后半部裝配有放射狀旋轉驅動葉片8，前半部裝配有向吐出口方向的螺旋葉片9；由此構成攪拌轉子6。在旋轉驅動葉片附近的噴槍本體壁，設有雙組分型發泡聚氨酯樹脂涂料的主劑注入口10、固化劑注入口11及混合用壓縮空氣注入口12。

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    以水玻璃為發泡劑的雙組分型軟質發泡聚氨酯樹脂涂料組成物，得到的涂膜結構如圖2所示，表面可形成有適度厚度的平滑彈力表皮層（表皮）Ａ，其內部形成含有致密細微的獨立泡孔型重復發泡粒子B的緩沖性優異的復合發泡層，涂膜整體，皮膚感觸有柔軟感，具有彈性、恢復性、絕熱性、減震性等性能。這種多重發泡粒子，是水玻璃的水分與多異氰酸酯的一部分通過分步反應，產生一次發泡、二次發泡、三次發泡等的時間差形成的結果。

    水玻璃配合的軟質聚氨酯發泡樹脂涂料，能作為不含有害的有機溶劑的無溶劑型涂料使用。而且，作為發泡劑的水玻璃對環境幾乎沒有負擔。因此，從地球環境保護的觀點看也是有利的。此外，由于水玻璃的作用，涂膜還被賦予阻燃性。水玻璃配合軟質聚氨酯發泡樹脂涂料在涂裝時，如果采用以往通用的雙組分型無空氣噴涂機，噴涂于被涂物后，2～3 分固化后，需要在大約70℃下經過15分鐘左右加熱干燥。使用市售的雙組分型無空氣噴涂機進行水玻璃配合的軟質聚氨酯發泡樹脂涂料噴涂，有時涂膜性能不能滿足要求。原因是，涂料中水玻璃的水分與多異氰酸酯不能充分進行分步反應。這一反應，利用主劑多元醇與固化劑多異氰酸酯的反應放熱被適度引發，主劑與固化劑不僅要進行混合，混合后達到適度的反應熱還需要一定的時間（以下，稱為“熟化時間”）。為防止混合后的涂料在裝置內固化帶來的維護方面的問題，市售的雙組分型無空氣噴涂機，往往采用靜止型混合器或由外部電機等驅動的螺旋槳或螺桿高速旋轉等高速混合方法。雙組分涂料經高速混合后，迅速被霧化噴向被涂物，因此熟化時間很短。而且，噴出的涂料在空氣中移動到達被涂物表面的過程中會被冷卻。由于冷卻，降低了多元醇與多異氰酸酯的主反應速度，也抑制了水玻璃的水分與多異氰酸酯的反應。其結果，要求涂裝后，對被涂物表面加熱處理，幫助完成主反應，而涂膜的發泡達不到預期的效果。

    從而，目前水玻璃配合軟質聚氨酯發泡樹脂涂料的涂裝，采用將主劑與固化劑加入容器中進行手工攪拌，使雙組分混合經過適度的熟化時間，再進行涂刷的方法，才能得到最好的涂膜性能。因此，為提高水玻璃配合軟質聚氨酯發泡樹脂涂料的實用價值，極需一種簡便、高效率的噴涂裝置。

    本發明的目的就是提供用于雙組分型發泡聚氨酯樹脂涂料，特別是配合水玻璃發泡的軟質聚氨酯樹脂涂料的噴涂裝置，確保得到優異的涂膜性能，保證雙組分混合與有適度的熟化時間的改良型噴槍。

    一、噴槍的結構、影響因素及其操作使用

    本發明的雙組分型發泡聚氨酯樹脂涂料涂裝用的空氣噴槍，其特征是：在頂端有吐出口的圓筒狀噴槍本體內的中心，設置有霧化用壓縮空氣導入管，該導管的頂端伸向吐出口中央形成噴嘴，同時該導管的后端作為霧化用壓縮空氣的注入口；該導管的軸向外周，沿軸向配設有相對導管可旋轉的套筒，在套筒后半部的外周，裝配有放射方向的旋轉驅動葉片，套筒前半部的外周，裝配有指向吐出口方向的螺旋葉片，如此構成攪拌轉子；在上述旋轉驅動葉片附近的噴槍本體壁，設有雙組分型發泡聚氨酯樹脂涂料的主劑注入口、固化劑注入口及混合用壓縮空氣注入口。

    套筒相對導管是可旋轉的，最好在導管外周與攪拌轉子的套筒內周間形成的空隙，裝配有適當個數的環。當使用水玻璃配合軟質聚氨酯發泡樹脂涂料時，為使涂裝后的被涂裝物表面得到希望的發泡狀態，必須適度地加熱原料，將涂料的主劑、固化劑及混合用壓縮空氣預熱到一定的溫度后，注入噴槍本體內，則可在被涂裝物表面形成理想的涂膜。

    空氣噴槍實施例的基本構成如圖1。噴槍本體1，是個一端有錐形部分1ａ的圓筒，圖1所示是它的一種模式。為方便實際操作，在本體1的圓筒上可以設有把手等（沒有圖示）。在該噴槍本體1 的錐形部分1 ａ頂端，形成將霧化了的涂料噴出的吐出口2。在噴槍本體1內部沿著中軸，設置霧化用壓縮空氣導入管3，固定于噴槍本體1 的后端部。該導管3 的頂端，伸向吐出口2 的中心，形成噴嘴4 ，導管3 的后端，形成霧化用壓縮空氣注入口5 。在導管3 的軸向外周，設置相對該導管可旋轉的攪拌轉子6。該攪拌轉子6 的構成如下：沿著導管3 的軸向外周，有相對導管可旋轉的套筒7 ；在套筒后半部的外周，裝配有呈放射方向的多枚旋轉驅動葉片8；在套筒前半部的外周，裝配有螺旋狀的推向吐出口方向的螺旋葉片9。對于圖示的實施例，螺旋葉片9 為2 枚的葉片呈180°螺旋狀裝配于套筒7。在靠近旋轉驅動葉片8 的噴槍本體1 壁上，設置有雙組分型發泡聚氨酯樹脂涂料的主劑注入口10、固化劑注入口11 及混合用壓縮空氣注入口12。攪拌轉子6 必須是相對導管3 可旋轉的，作為一個較好的實施狀態，在導管3 外周與攪拌轉子6的套筒7 內周之間，形成空隙，該空隙裝配有適宜個數的多個環1 3 。

    如此構成的本發明的空氣噴槍，用于配合水玻璃發泡劑的前述雙組分型軟質發泡聚氨酯樹脂涂料的涂裝方法及空氣噴槍的動作說明如下。該雙組分型涂料含水玻璃得主劑，加入涂料供給裝置20的主劑罐21 中，固化劑加入固化劑罐22。作為定量輸送涂料的涂料供給裝置20，可采用如圖1 例示的主劑罐21 和固化劑罐22，靠空壓機24的壓縮空氣直接加壓方式，也可以采用以往無空氣噴涂機的柱塞泵、隔膜泵、齒輪泵方式等涂料供給裝置。在噴涂水玻璃配合軟質聚氨酯發泡樹脂涂料時，使用加熱器23，對罐21、22內原料預熱到預定溫度（約35～50℃）。從涂料供給裝置20輸送主劑及固化劑到噴槍本體1，通過具有開閉旋塞25、26的撓性軟供料管27、28 到主劑注入口10 及固化劑注入口11。壓力較低的混合用壓縮空氣，通過供氣管29，利用其途中設置的加熱器30加熱到預定溫度后，從混合用壓縮空氣注入口12 送入噴槍本體1 內。導入噴槍本體1內的混合用壓縮空氣，推動攪拌轉子6的旋轉驅動葉片8旋轉，利用該旋轉力，使叢旋轉攪拌葉片8附近注入的主劑與固化劑與混合用壓縮空氣一起激烈地進行氣液接觸達到有效地混合。此外，伴隨旋轉驅動葉片8的旋轉，攪拌轉子6也旋轉，通過與它們一起旋轉的螺旋葉片9產生推出作用（圖1中的虛線箭頭），被空氣混合了的主劑與固化劑的混合涂料被推向噴槍本體1的吐出口2。如此混合涂料通過螺旋葉片9導向吐出口2期間，主劑的多元醇與固化劑的多異氰酸酯進行反應產生反應熱（約6 0℃以上），該反應熱引發主劑中的水玻璃與多異氰酸酯開始分步地發泡反應，具有了充分的
熟化時間。導向吐出口2 的混合有空氣的混合涂料，從吐出口中央的噴嘴4，被噴出的霧化用壓縮空氣整流霧化，從吐出口2 自然地噴霧而出?；旌嫌脡嚎s空氣使攪拌轉子6 產生旋轉力并使主劑、固化劑進行有效混合，并與混合涂料一起被噴送到涂裝物表面，在快速撞擊被涂裝物表面的瞬間，擴散到大氣，不在涂膜中殘留。在被涂裝物表面付著的混合涂料，不使其發生流垂，逐步噴涂厚度達10mm 左右的厚涂層。付著于被涂裝表面的混合涂料還會發泡10～15倍以上，形成細密的獨立泡孔型、含多重發泡粒子、整體具有觸感柔軟、彈性、恢復性、絕熱性、減震性等優異的涂膜。

    涂裝結束后，清洗噴槍本體1時，首先關閉固化劑供給管28上的旋塞26，僅將主劑與混合用壓縮空氣輸送到噴槍本體1 內，清洗內部并從吐出口2 排出。然后
關閉主劑供給管27上的旋塞25，僅使混合用壓縮空氣吹入噴槍本體1內進行空氣清洗。接著，旋轉混合用壓縮空氣供給管29上設置的三向旋塞31，交替從清洗溶
劑罐32導入清洗溶劑（例如香蕉水）和混合用壓縮空氣，清洗噴槍本體1內部和攪拌轉子6。作為清洗溶劑罐32，可以是通過壓縮空氣罐內加壓的壓力罐方式。攪拌轉子6 的長度（圖1 的符號R），特別是螺旋葉片9的長度與結構，取決于噴槍本體1的內徑大小及涂料的吐出量的大小以及必要的熟化時間等因素，可以由實驗來確定。一般情況，采用噴槍本體內徑的2～3倍左右的攪拌轉子長度即可。而加大螺旋葉片9的長度，可延長熟化時間。對于水玻璃配合軟質聚氨酯發泡樹脂涂料，希望熟化時間是通常的5 倍左右，具有這樣長熟化時間的螺旋葉片長度，可通過實驗求得。螺旋葉片9 的結構，在圖1 的實施例中是2枚螺旋狀葉片呈1 8 0 °裝配于套筒上，也可3 枚螺旋葉片120°分布裝配、4枚螺旋葉片90°分布裝配、以及1枚葉片螺旋狀裝配，可以根據需要適宜選擇使用。

    以上的說明是，特別適合水玻璃為發泡劑的雙組分型軟質發泡聚氨酯樹脂涂料的噴涂裝置，是將主劑、固化劑及混合用壓縮空氣預先加熱到預定溫度，再注入噴槍本體內的熱空氣噴槍，不限于要求預熱注入的涂料。