2523995 - Смешивание и подача через диспенсер многокомпонетных отверждаемых материалов

Смешивание и подача через диспенсер многокомпонетных отверждаемых материалов

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к способу смешивания многокомпонентных материалов для производства кузовной шпатлевки. Способ предусматривает использование переносного диспенсера, состоящего из первого контейнера для объема компонента шпатлевки, второго контейнера для объема компонента-отвердителя, смесительное устройство, состоящее из смесительной камеры, имеющей первое и второе впускные отверстия и выпускное отверстие. Осуществляют подачу компонента-шпатлевки из первого контейнера в смесительную камеру через первое впускное отверстие и подачу компонента-отвердителя из второго контейнера в смесительную камеру через второе впускное отверстие. Объемное соотношение компонента шпатлевки к компоненту отвердителя в смесительной камере составляет примерно 40:1 или выше, вязкость компонента шпатлевки в смесительной камере составляет примерно 10000 сантипуазов или выше, и соотношение вязкости компонента шпатлевки к вязкости компонента-отвердителя составляет примерно 1:1 или выше. При смешивании компонента-шпатлевки и компонента-отвердителя в смесительной камере во время подачи образуется первый отверждаемый многокомпонентный материал, который подают из выпускного отверстия в смесительной камере. Изобретение обеспечивает получение шпатлевки, включающей компоненты с значительно отличающимися объемными соотношениями и значениями вязкости. 16 з.п. ф-лы, 41ил.

Реферат

Уровень техники

Из уровня техники 35 U.S.C. §119(е) известны Предварительная заявка США №60/870,264 «ПРИСПОСОБЛЕНИЯ И МЕТОДЫ СМЕШИВАНИЯ И ПОДАЧИ ЧЕРЕЗ ДИСПЕНСЕР ОТВЕРЖДАЕМЫХ МНОГОКОМПОНЕНТЫХ МАТЕРИАЛОВ», поданная 15 декабря 2006 года и Предварительная заявка США №60/973624 «СМЕШИВАНИЕ И ПОДАЧА ЧЕРЕЗ ДИСПЕНСЕР МНОГОКОМПОНЕНТЫХ ОТВЕРЖДАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ», поданная 19 сентября 2007 года, - данный документ ссылается на обе эти заявки во всей их полноте.

Данное изобретение, в целом, относится к области смешивания и подачи через диспенсер смешиваемых материалов. Более конкретно, данное изобретение относится к приспособлениям и методам смешивания и подачи через диспенсер (раздаточное устройство) многокомпонентных материалов с сильно отличающимися друг от друга объемными соотношениями, значительно отличающимися значениями вязкости и т.п.

Смешивание и подача через диспенсер многокомпонентных материалов сопряжены с необходимостью решения ряда проблем, в частности, когда речь идет о тех материалах, которые начинают отверждаться или видоизменяться таким образом, который ограничивает срок их хранения до использования. Среди аспектов, проявляющихся в таких условиях, - тщательное регулирование объемных соотношений различных компонентов, входящих в состав смешиваемого материала. Объемные соотношения различных компонентов, входящие в состав смешиваемого материала, могут сказаться на скорости, с которой материал отверждается, его конечной прочности, вязкости, долговечности и т.п. В свете этого, важным аспектом может являться правильный подбор соотношения компонентов.

Еще одним аспектом является необходимость полного взаимного смешивания компонентов - при недостаточном смешивании может пострадать однородность получившегося в результате смешанного материала. Еще одной потенциальной проблемой является попадание воздуха в смешиваемый материал. Во многих случаях (в частности, при работе с материалами повышенной вязкости) воздух, попадающий в смешанный материал на стадии смешивания входящих в него компонентов, может остаться в готовом материале, что может привести к ухудшению характеристик материала с образованием в нем пустот, заполненных захваченным воздухом.

Еще одной потенциальной проблемой при смешивании нескольких компонентов является попадание в смешиваемый материал посторонних частиц (например, грязи и т.п.). Это может оказаться особенно актуальным в случаях, когда смешивание осуществляется с помощью ранее использовавшегося и недостаточно очищенного после этого приспособления.

Одной из конкретных сфер, в которых возникают многие из описанных проблем, является сфера применения материалов при кузовном ремонте автомобилей, в процессе которого вступающие в реакцию материалы (такие как отвердитель и наполнитель) смешиваются с образованием в результате кузовного заполнителя, который может использоваться для ремонта автомобильных панелей. В типовом варианте компоненты кузовных заполнителей смешиваются вручную техническим специалистом, который вручную же (используя, например, ручной инструмент) наносит примерное количество заполнителя из открытой емкости на смесительную платформу, после чего добавляет на эту же смесительную платформу определенное количество отвердителя. Далее технический специалист с помощью инструмента, например, скребка, вручную смешивает два этих компонента. После смешивания механик далее наносит кузовной наполнитель на автомобиль. Для формования использованного для ремонта материала и придания ему нужного вида механик обычно использует абразивные изделия, такие как наждачная бумага - таким образом новому материалу придаются исходные очертания. Данный процесс может быт повторен два или большее число раз, до тех пор, пока поврежденный участок автомобиля не будет достаточным образом заполнен и ему не будут приданы исходные очертания.

При таком подходе возникает ряд проблем из числа описанных выше. Например, объемы компонентов, подаваемых для раздачи из диспенсера, как правило, определяются по усмотрению механика. В результате соотношение наполнитель:отвердитель от партии к партии может заметно отличаться. Это особенно актуально при более значительных соотношениях, например, 10:1, 20:1 или даже более высоких.

Неодинаковые соотношения наполнителя и отвердителя могут отразиться на времени отверждения смешиваемого кузовного заполнительного материала. При слишком высокой концентрации отвердителя может получиться слишком быстро отверждающийся заполнитель, который не подвергся достаточной (по времени) выдержке при слишком малых концентрациях отвердителя, выдержка будет происходить медленнее, чем это необходимо. Слишком высокие концентрации отвердителя могут с течением времени привести к образованию на поверхности кузовного заполнителя трещин. В состав некоторых отвердителей для кузовных заполнителей могут включаться перекись и/или пластификатор. Эти материалы могут впоследствии, после нанесения слоев краски, приводить к образованию на ней пятен - в особенности, если их добавляют в чрезмерных концентрациях.

Еще одной проблемой, которая потенциально может иметь место при смешивании кузовных заполнителей, является неполное смешивание наполнителя и отвердителя, что может привести к неравномерному отверждению кузовного заполнителя. Этот аспект более выраженно может проявляться, к примеру, при значительно отличающейся вязкости наполнителя и отвердителя и/или при приготовлении относительно больших объемов заполнителя.

При ручном смешивании внутри кузовного заполнителя может оказаться захваченный воздух. В некоторых случаях захваченный воздух приводит к образованию точечных отверстий на готовой восстановленной поверхности, что требует дополнительного глазурирования или применения иного материала для заполнения точечных отверстий в ходе ремонта.

Помимо захваченного воздуха, ручное смешивание (в случаях недостаточно хорошей очистки поверхности или приспособлений, используемых для смешивания, непосредственно перед смешиванием) может также приводить к попаданию посторонних частиц (например, грязи, кусочков отвержденного кузовного заполнителя и т.п.) в подготавливаемый кузовной заполнитель. Эти посторонние частицы могут приводить к появлению полос при попытке механика отполировать заделанную заполнителем восстановленную сторону.

Краткое описание изобретения

Представленное изобретение заключает в себе методы, приспособления, устройства и системы для смешивания и подачи с помощью диспенсера многокомпонентных материалов. Смешивание и подача диспенсером в предпочтительном варианте выполняются с использованием переносного загерметизированного диспенсера, который также может быть использован для эффективной подачи многокомпонентного материала по месту его применения/нанесения. В некоторых конструктивных воплощениях компоненты, которые должны взаимно смешиваться для приготовления многокомпонентного материала, могут поставляться в картриджах, что потенциально приведет к упрощению процедуры перехода на работу с другими многокомпонентными материалами.

Среди потенциальных преимуществ методов, приспособлений, устройств и систем, составляющих предмет данного изобретения, - возможность использования одного и того же смесителя/диспенсера для работы с широким ассортиментом необходимых многокомпонентных материалов. Компоненты могут обладать значительно отличающимися друг от друга значениями вязкости и требовать смешивания в значительно отличающихся друг от друга соотношениях. Более предпочтительно, однако, чтобы смесители/диспенсеры и средства нанесения, составляющие предмет данного изобретения, были способны выдавать многокомпонентные материалы, смешиваемые надлежащим образом несмотря на различия в свойствах исходных материалов.

Представленное изобретение может давать преимущества в случаях, например, когда соотношение двух или более смешиваемых компонентов для образования многокомпонентных материалов варьируется в широком диапазоне - от 1:1 или более, 2:1 или более, 10:1 или более, 20:1 или более, 40:1 или более, 50:1 или более и т.п. Методы и приспособления, составляющие предмет данного изобретения, могут в своем предпочтительном варианте быть адаптированы к смешиванию различных многокомпонентных материалов, смешиваемых в различных объемных соотношениях при минимальном участии оператора.

Представленное изобретение также может представлять собой преимущества в случаях, когда соотношения вязкости используемых материалов варьируются в широких пределах. Методы и приспособления, составляющие предмет данного изобретения, в своем предпочтительном варианте дают возможность смешивать и подавать через диспенсер многокомпонентные материалы, составленные из двух или большего числа компонентов с соотношениями вязкости, например, составляющими 1:1 или выше (например, примерно поровну), 2:1 или выше, 3:1 или выше, 4:1 или выше, 5:1 или выше, 10:1 или выше, 20:1 или выше, 50:1 или выше или даже 100:1 или выше. Так же, как и в случае с различными объемными соотношениями, методы и приспособления, составляющие предмет данного изобретения, могут быть адаптированы к смешиванию различных многокомпонентных материалов, смешиваемых в различных объемных соотношениях при минимальном участии оператора.

Еще одним преимуществом методов и приспособлений, составляющих предмет данного изобретения, может быть возможность использования этих методов и приспособлений для смешивания компонентов материала в многокомпонентные материалы в случаях, когда значения вязкости исходных (подаваемых) компонентов варьируются в широких пределах. Например, вязкость, по меньшей мере, одного из компонентов может составлять 200000 сантипуазов или менее, 100000 сантипуазов или менее, 50000 сантипуазов или менее, 25000 сантипуазов или менее либо даже 10000 сантипуазов или менее. Эти компоненты с низким значением вязкости могут потребовать смешивания с одним или большим числом компонентов с относительно высокой вязкостью, например, 200000 сантипуазов или более, 300000 сантипуазов или более, 1000000 сантипуазов или более, 1500000 сантипуазов или более и т.п. Опять же методы и приспособления, составляющие предмет данного изобретения, могут в предпочтительном варианте быть адаптированы к смешиванию различных многокомпонентных материалов, составные компоненты которых демонстрируют изменяющиеся в широком диапазоне значения вязкости при минимальном участии оператора.

Как было указано в предшествующих параграфах, методы и приспособления, составляющие предмет данного изобретения, могут оказаться более выгодными при использовании их для смешивания составных компонентов в многокомпонентные материалы в случаях, когда исходные материалы обладают объемными соотношениями, варьирующимися в широких пределах, соотношениями вязкости (отдельных компонентов), варьирующимися в широких пределах, и значениями вязкости, варьирующимися в широких пределах. Необходимо понимать, что одним из значительных потенциальных преимуществ применения методов и приспособлений, составляющих предмет данного изобретения является их способность обеспечить получение однородных и тщательно смешанных многокомпонентных материалов, из компонентов с самыми различными (из указанных выше) характеристиками.

Например, предпочтительным вариантом может быть использование таких описанных в данном документе смесителей/диспенсеров и методов смешивания, которые бы позволяли смешивать компоненты, демонстрирующие самые различные сочетания параметров вязкости, такие как соотношения вязкости 10:1 (при этом вязкость компонента с меньшим значением вязкости составляла бы 10000 сантипуазов или менее при объемных соотношениях от 1:1 или выше до 50:1 или выше). В еще одном примерном сочетании использование таких описанных в данном документе смесителей/диспенсеров и методов смешивания, которые бы позволяли смешивать/подавать диспенсером многокомпонентный материал, изготовленный из компонентов со сходной вязкостью (например, 100000 сантипуазов ±25000 сантипуазов) при различных объемных соотношениях в диапазоне от 1:1 или выше до 50:1 или выше. В еще одном примере, смесители/диспенсеры и методы могли бы использоваться для смешивания двух компонентов со значениями вязкости 400000 сантипуазов и 100000 сантипуазов (соотношение вязкости 4:1) при объемном соотношении 40:1 (где более значительный объем приходится на компонент с более высокой вязкостью). Другими словами, методы и приспособления, описываемые в данном изобретении, могут в предпочтительном варианте обеспечивать такую гибкость применения исходных компонентов, которой нельзя добиться при использовании стандартного смесительного оборудования.

Несмотря на различия характеристик исходных компонентов диспенсеры, картриджи и методики, составляющие предмет данного изобретения, в предпочтительном варианте могут быть способны обеспечивать приготовление равномерно смешанных многокомпонентных материалов.

Хотя при описании некоторых вариантов мы оперируем терминами вязкости, необходимо понимать, что в качестве компонентов, смешиваемых и подаваемых в соответствии с данным изобретением, могут использоваться любые текучие материалы; при этом текучие материалы обладают способностью протекать в смесительную камеру и смешиваться в ней с одним или несколькими компонентами, обладающими текучестью. В число текучих материалов могут входить жидкости, газы, кремы, гели, текучие технологические флюиды (например, текучие потоки из диспергированных частиц) и т.п.

В предпочтительном варианте диспенсеры, составляющие предмет данного изобретения, могут быть переносными (мобильными), при этом термин «переносной» относится к диспенсерам, которые могут применяться пользователем для подачи смешанного многокомпонентного материала на различных участках по выбору. Например, если диспенсер используется для ремонта кузова автомобиля, то, будучи мобильным, этот диспенсер можно переносить для выполнения работ на различных участках кузова или участках мастерской таким образом, чтобы выпускная часть диспенсера могла располагаться непосредственно по месту нанесения смешанного материала на кузове автомобиля или на любом ином требуемом участке. Такие переносные диспенсеры могут дифференцироваться от стандартно используемых настольных или стационарных диспенсеров, используемых, например, при смешивании и подаче зубных закрепителей и т.п.

В некоторых конструктивных воплощениях переносные диспенсеры, составляющие предмет данного изобретения, могут включать в себя, помимо разъединенных объемов компонентов, смешиваемых для получения многокомпонентного материала, автономные источники питания. Например, при необходимости подключения к системе сжатого воздуха, используемого в качестве источника энергии, диспенсер можно подключить к автономному источнику сжатого воздуха (например, к одной или нескольким емкостям, монтируемым в рюкзаке, на тележке, автомобиле и т.п.). При подключении к системе электроснабжения в качестве источника энергии может выступать автономный источник питания, такой, как, например, аккумуляторные батареи, топливные элементы и т.п.

Компоненты, смешиваемые для получения многокомпонентного материала, могут также размещаться в картриджах (монтируемых на диспенсере), которые могут дозаправляться из более крупных источников (например, из дозаправочных рюкзачных систем, систем, устанавливаемых на тележках, и т.п.). При использовании таких систем пользователь может повторно заправлять картриджи (или емкости) в диспенсере из более крупного (и в то же время мобильного) источника при последующем смешивании компонентов, размещаемых в картридже, и подаче их из диспенсера в виде многокомпонентного материала. Альтернативно, при подаче материала в диспенсер из более крупной емкости его можно добавлять в диспенсер сразу же - при этом отпадает необходимость использовать картридж.

Еще одним потенциальным преимуществом методов, приспособлений и систем, составляющих предмет данного изобретения, может быть возможность смешивания (для получения многокомпонентного материала) таких компонентов, в состав которых входят захваченные в них пустотелые элементы (такие как стеклянные микросферы/шарики, керамические микросферы и т.п.); при этом, значительное количество пустотелых элементов в смешиваемом многокомпонентном материале сохраняют свою целостность (т.е. не лопаются). Например, в некоторых случаях, по крайней мере, 50% пустотелых элементов в заданном объеме смешанного многокомпонентного материала могут сохранять свою целостность. В некоторых конструктивных воплощениях предпочтительным может быть вариант, когда свою целостность сохраняют 75% или большее число (или даже 90% или более) пустотелых элементов в заданном объеме смешанного многокомпонентного материала. Примерами некоторых подходящих отверждаемых многокомпонентных материалов, в состав которых входят пустотелые элементы (например, в виде микросфер), могут служить описанные в Заявке на Патент США №11/688,004, зарегистрированной 19 марта 2007 года (Attorney Docket No. 62714US002).

Хотя сохранение целостности пустотелых элементов в смешанном многокомпонентном материале может представлять собой преимущество само по себе, еще одним возможным преимуществом методов и приспособлений, представленных в данном изобретении, является то, что в смешиваемом многокомпонентном материале может практически не содержаться воздуха, который мог бы оказаться захваченным в многокомпонентном материале при использовании, например, приемов ручного смешивания. Такой воздух не захватывается пустотелыми элементами (если это имеет место), а при наличии такой воздух может инициировать развитие точечных отверстий или иных дефектов после нанесения многокомпонентного материала на поверхность и ее полировки. В предпочтительном варианте, например, содержание захваченного воздуха в объеме смешиваемого многокомпонентного материала (например, отверждаемого материала, используемого для кузовного ремонта автомобилей), изготавливаемого в соответствии с данным изобретением, может составлять 5% или менее, 2% или менее, 1% или менее, 0,5% или менее, 0,25% или менее (по объему) - при этом, захваченный воздух не является тем воздухом, который заключен внутри каких-либо пустотелых элементов (если таковые имеются), заключенных внутри многокомпонентного материала.

Еще одним потенциальным преимуществом методов, приспособлений и систем, составляющих предмет данного изобретения, может быть включение в процесс возможности осуществлять смешивание и подачу в замкнутом цикле, в ходе которого компоненты подаются из емкостей непосредственно в смесительную камеру и выходят из смесительной камеры непосредственно для нанесения на выбранный участок. Если, например, в качестве многокомпонентного материала выступает материал для кузовного ремонта, то этот смешанный материал для кузовного ремонта может быть нанесен на восстанавливаемый участок непосредственно из смесительной камеры - при этом, восстанавливаемый участок может быть на любом транспортном средстве или изделии, описываемом в данном документе.

В одном из аспектов данное изобретение представляет собой метод смешивания отверждаемых многокомпонентных материалов. Данный метод предусматривает использование первой емкости, в которой размещается объем первого компонента, второй емкости, в которой размещается объем второго компонента; кроме того, в состав переносного диспенсера входит смесительное приспособление, состоящее из смесительной камеры, в которой имеются первое впускное отверстие, второе впускное отверстие и выпускное отверстие; данный метод предусматривает также подачу первого компонента из первой емкости в смесительную камеру через первое впускное отверстие;

подачу второго компонента из второй емкости в смесительную камеру через второе впускное отверстие; при этом объемное соотношение первого компонента ко второму компоненту (либо наоборот) в смесительной камере составляет порядка 40:1 или выше, и вязкость первого компонента в смесительной камере составляет порядка 10000 сантипуазов или выше; кроме того, соотношение значения вязкости первого и второго компонентов составляет примерно 1:1 или выше; предусматриваются также смешивание первого компонента и второго компонента в смесительной камере в ходе их подачи для образования первого отверждаемого многокомпонентного материала; и подача первого отверждаемого многокомпонентного материала, включающего в себя первый компонент и второй компонент, из выпускного отверстия смесительной камеры.

Как может оценить специалист, работающий в такой отрасли, смесительная камера может иметь только одно впускное отверстие вместо первого и второго впускных отверстий.

Методы могут также включать в себя одну или несколько из нижеприведенных характеристик: объемное соотношение первого компонента и второго компонента (или наоборот) в смесительной камере может составлять порядка 50:1 или выше; вязкость первого компонента в смесительной камере может составлять порядка 200000 сантипуазов или выше; соотношение значения вязкости первого и второго компонентов составляет примерно 3:1 или выше; и т.п.

В еще одном из аспектов данное изобретение может представлять собой метод смешивания отверждаемых многокомпонентных материалов с применением переносного диспенсера, состоящего из первой емкости, в которой размещается объем первого компонента, второй емкости, в которой размещается объем второго компонента; кроме того, в состав переносного диспенсера входит смесительное приспособление, состоящее из смесительной камеры, в которой имеются первое впускное отверстие, второе впускное отверстие и выпускное отверстие; данный метод предусматривает также подачу первого компонента из первой емкости в смесительную камеру через первое впускное отверстие, подачу второго компонента из второй емкости в смесительную камеру через второе впускное отверстие; при этом объемное соотношение первого компонента ко второму компоненту (либо наоборот) в смесительной камере составляет порядка 5:1 или менее, и многокомпонентного материала, включающего в себя первый компонент и второй компонент, из выпускного отверстия смесительной камеры.

В еще одном из своих аспектов данное изобретение может представлять собой метод смешивания отверждаемых многокомпонентных материалов с применением переносного диспенсера, состоящего из первой емкости, в которой размещается объем первого компонента, и второй емкости, в которой размещается объем второго компонента; кроме того, в состав переносного диспенсера входит смесительное приспособление, состоящее из смесительной камеры, в которой имеются первое впускное отверстие, второе впускное отверстие и выпускное отверстие; данный метод предусматривает также подачу первого компонента из первой емкости в смесительную камеру через первое впускное отверстие, подачу второго компонента из второй емкости в смесительную камеру через второе впускное отверстие; при этом объемное соотношение первого компонента ко второму компоненту (либо наоборот) в смесительной камере составляет порядка 5:1 или менее, и при этом вязкость первого компонента в смесительной камере составляет от порядка 10000 сантипуазов до примерно 20000 сантипуазов; и, кроме того, соотношение значения вязкости первого и второго компонентов составляет примерно 4:1 или выше; предусматриваются также смешивание первого компонента и второго компонента в смесительной камере в ходе их подачи для образования первого отверждаемого многокомпонентного материала и подача первого отверждаемого многокомпонентного материала, в состав переносного диспенсера входит смесительное приспособление, состоящее из смесительной камеры, в которой имеются первое впускное отверстие, второе впускное отверстие и выпускное отверстие; данный метод предусматривает также подачу первого компонента из первой емкости в смесительную камеру через первое впускное отверстие; подачу второго компонента из второй емкости в смесительную камеру через второе впускное отверстие; при этом объемное соотношение первого компонента ко второму компоненту (либо наоборот) в смесительной камере составляет от порядка 5:1 до порядка 10:1, и при этом вязкость первого компонента в смесительной камере составляет порядка 10000 сантипуазов или ниже; и, кроме того, соотношение значения вязкости первого и второго компонентов составляет примерно 5:1 или выше; предусматриваются также смешивание первого компонента и второго компонента в смесительной камере в ходе их подачи для образования первого отверждаемого многокомпонентного материала и подача первого отверждаемого многокомпонентного материала, включающего в себя первый компонент и второй компонент, из выпускного отверстия смесительного отверстия.

Смешивание и подача через диспенсер многокомпонетных отверждаемых материалов

Патент 2523995