[发明专利]用于液体雾化的模件组合式系统

说明书

技术领域

本发明总的涉及一种用来对液体进行雾化的模件组合式系统(以下简称组合式系统)和液体雾化方法。更具体地说，本发明涉及一种可以对难以雾化的液体进行雾化的组合式系统以及方法。

本发明的背景

在很多的气悬体喷涂应用场合中，人们希望能喷射出小颗粒(直径为1-200微米)而且希望粒径基本上是均匀的。也可称之为微滴的均匀粒径的小颗粒，当其作加于一表面时，会聚结成具有均匀厚度的薄的表面涂层。这种较一致且可预知的薄的涂覆层干燥起来比利用那些射出微滴大小不等的气悬体系统所形成的涂覆层来得更迅速和更均匀。人们还认为，这种颗粒大小不等的较厚的喷射涂层由于干燥时间不等，可能不能象由均匀的较薄微滴所形成的涂层那样牢固地粘附于表面上。在那些诸如利用喷漆和粘结剂进行永久性和均匀涂层/表面粘结作业是较为重要的应用场合中，这是特别不为人们所希望的。因此，人们采用了多种技术来减小粒径。

在传统的气悬体喷射系统中，人们采用推进剂来减小气悬体的粒径。除了提供所需的压力以便在按压驱动器时能迫使气悬体从所述容器中喷出来之外，所述推进剂在气悬体的流体颗粒的形成和总体喷射特性方面也起着重要作用。当推进剂/流体混合物从所述气悬体喷射系统中喷射出来时，由于推进剂的蒸发汽化，以及推进剂赋予流体的动能，流体颗粒开始形成。当颗粒再向前进一步离开所述喷射孔时，由于推进剂的进一步蒸发汽化以及动能的释放，粒径将继续减小。

因此，推进剂的选择是气悬体微滴形成中一个重要的考虑事项。通常，推进剂的蒸汽压力和浓度是最直接影响气悬体微滴尺寸的变量。当推进剂的浓度或蒸汽压力增大时，微滴尺寸通常将减小。

微滴尺寸还取决于流体的粘度。即使采用了具有高蒸汽压力和/或粘度的推进剂，对诸如在粘结剂和涂料中使用的很多高粘度聚合物，如果利用传统的气悬体喷射系统仍然不能喷射成较小的微滴。为了使这种高粘度材料可以被喷射，则必须添加一种与混合物中的流体和推进剂都相容的溶剂。为了获得由这种高粘度材料形成的可喷射的混合物，经常需要用固体粒子百分比为20％或小于20％(按重量计)的溶剂溶液。

驱动器或喷嘴设计也会影响气悬体微滴的尺寸大小。可以对孔的尺寸和锥度加以控制以获得所需的微滴尺寸，并改变气悬体的喷射特性。藉助在驱动器(所谓的“机械分裂式驱动器”)内部使推进剂转向来对流体液流进行雾化的设计也研制了出来。这种设计可以通过先使流体在驱动器内部作涡流式运动来形成较小的微滴。当涡流液体离开驱动器孔时，由于涡流对气悬体制剂的切向运动，气悬体的雾化作用将比传统系统有所增强。

但是，所有这些减小气悬体微滴尺寸的方法在生成均匀较小微滴方面都存在一些缺陷。在传统的使用容器的气悬体喷射系统中，虽然存在一平均的总的推进剂/流体比，但是，气悬体的实际的推进剂浓度在它离开喷射系统时是连续不断变化的。这种变化是几种因素造成的。具体地说，气悬体组份在这种容器式系统中不可避免的不均匀混合造成了推进剂浓度的不恒定，从而使得气悬体微滴的大小发生变化。

在这种系统中，还不可避免地存在蒸汽压力的波动现象。这是因为用来将气悬体从所述喷射系统中推送出来的湍流的流体流动本来就是依靠连续变化的振动力将气悬体从所述金属容器中喷射出来的。还众所周知的是，当容器排空时，这种系统中的压力会降低。这两个因素进一步促进了采用这些喷射系统的微滴尺寸的变化。

虽然可以将聚合材料有效地转变成可喷射的混合物，但是，在很多情况和场所中，溶剂的使用是不为人们所希望的，甚至是不能允许的。在喷涂业中，尤其是在粘结产品的发展研制中，人们作了各种努力来将溶剂从制剂中排除出去。

水基可喷射聚合材料被研制出来以替代用溶剂的气悬体制剂，但是它往往必须被配制成较低的固体粒子含量和粘度，以便可以采用传统的气悬体喷射系统来进行有效的雾化作业。降低固体粒子含量和粘度有几个缺陷。固体粒子含量较低会使得给定金属容器或容器容积内的可输送材料减少，从而会使得这种材料的使用不方便且费用较昂贵。与溶剂基高粘度聚合物相比，低粘度的聚合物通常还具有较差的物理和机械特性。因此，去除溶剂还可以导致在可喷射聚合制剂的性能方面作出妥协和让步。