超聲處理電塗覆工藝中所使用的電塗覆液體的裝置和方法
2023-11-30 17:14:21
專利名稱：超聲處理電塗覆工藝中所使用的電塗覆液體的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及工業流體的淨化，並且更具體地講，涉及通過低功率、高頻、超聲輻射的方式淨化在電塗覆工藝中所使用的流體。
背景技術：
電塗覆(電塗)大體涉及塗覆方法，即其中，利用電流以將塗層沉積在物體上。如在此所用，優選的實施例經常將「電塗」描述為塗漆方法，但是術語「電塗」足夠廣泛可以覆蓋任何適合的塗覆方法。
電塗覆基於這樣的原理而工作，即具有相反電荷的微粒彼此相互吸引。更具體地講，電塗覆系統大體將DC(直流)電荷施加至浸入在具有相反電荷的塗漆微粒的池槽中的金屬部件(或者任何期望被塗漆的部件)。塗漆微粒被吸到金屬部件上，並且漆被沉積在所述部件上，大體附著在包括裂縫和拐角的表面上形成均勻、連續的膜，直至塗層達到了期望的厚度。在達到期望的厚度之後，部件可被絕緣，以通過停止吸引而停止漆微粒的沉積。
傳統的電塗覆系統包括多個部件，其有助於維持線性指標。例如，整流器通常將DC電荷供應至所述池槽，從而使得塗覆所浸入的物體。另外，循環泵經常在整個電塗覆池中維持適當的漆混合均一性。此外，塗漆池槽的溫度控制大體通過熱交換器和/或冷卻器而提供。電塗覆系統經常採用罐過濾器以去除引入到所述塗漆系統中的灰塵微粒。通常，利用超濾器以控制漆傳導性、產生殘渣滲透，並且允許恢復塗漆固體。
電塗大體涉及多個步驟，包括電沉積預處理、電沉積、塗漆、浸浴、衝洗、以及後續衝洗，它們每個涉及工業流體。在電塗之前，金屬件大體在磷化工藝中被處理，並且然後被衝洗。
不幸的是，在電塗覆工藝中所使用的流體，尤其是水基流體，容易受到細菌、藻類、真菌、酵母、黴菌和其它微生物繁殖影響。在電塗裝置中所處理的具有電荷的介質傾向於發展細菌，這是因為出現在製劑中的固體微粒的高表面/體積比，以及它們的高有機含量。這些流體的生物汙染物可以是代價昂貴並且危險的，因而，期望一些對於這些流體的生物學控制。
在電塗覆工藝中所使用的工業流體可包括複雜成分、漿料、和乳劑、以及純淨或過濾液體。用於這些成分的液體調漆料(vehicle)經常是軟化的或除去離子的水(DI)(見Freese等人的美國專利No.5393390)。塗料成分經常包含各種不同類型的成分。例如，電沉積漆經常是多成分的乳劑或分散體(dispersion)。因而，有利的是，保護製劑以及液體介質本身。
在電塗中，一種富含的細菌是洋蔥伯克霍爾德菌，其是一種革蘭陰性桿菌。可由洋蔥伯克霍爾德菌造成人類感染，尤其對於具有囊腫性纖維化和慢性肉芽腫病的患者，並且可經常是致命的。
重要的是注意到，生物汙物通常感染整個電塗系統，包括電路、過濾裝置以及塗料。這些流體的生物汙染物還可減少在部件上所施加的末道漆的品質，並且增加修理時間以及維護成本。生物汙物還可對於最終的製品的品質是有害的。
生物汙染物通常與生物膜的形成相關聯。利用傳統的處理方法，經常不能顯著地減少生物膜，因而，仍需要從電路設備和管道上高效去除生物膜。多個專利公開文獻，例如美國專利No.5971757、No.5961326、No.5749726以及No.5204004，啟示利用各種不同的可替換內置式水過濾器，以便捕獲細菌，例如生物膜蛻皮。
為了最小化在電塗覆工藝中所使用的汙染的流體的這些危險、危害以及其它負面影響，多種設備將可評估的級別的不同的生物殺滅劑添加到在電塗覆工藝中所用的流體中，以殺死和抑制微生物的生長。然而，在實踐中，這些媒介物有限起作用。除了花費更多的錢以外，限制生物殺滅劑的量，所述生物殺滅劑可使用在電塗覆流體中，而不危及流體的功效。此外，這些傳統的方法並不提供長期減少大型工業系統中的微生物數。
為了實現持續和長期使用電塗覆流體，期望的是，電塗覆流體的處理並不調整電塗覆流體或乳劑的期望的成分或特性。生物殺滅劑的主要問題是它們對於電塗流體的功效和整體性是有害的。最後，微生物克服生物殺滅劑，並且電塗覆流體和汙染物的微生物降解導致在工作環境中的惡劣氣味。
除了使用生物殺滅劑以外，其它措施已經使用了以下方法以處理電塗流體使用放射性金屬(例如，Kelly等人的美國專利No.5011708)，生物膜去除方法(例如，Fontana的美國專利No.6183649，和Hollis等人的美國專利No.5411666)，物理方法、例如電解(見Welch等人的美國專利No.6117285，和Robinson的美國專利No.5507932)、原電池處理(見Hradil的美國專利No.6287450，和Andrews等人的美國專利No.6746580)、以及脈衝光殺菌(見Clark等人的美國專利No.6566659)。
現有處理方法還使用生物殺滅劑，以處理在電塗中所用的工業設施。這些設施經常使用過濾系統，以便輸送和再循環帶有阻塞塗漆和粗糙固體微粒等的流體。這些過濾器的生物汙染物通過使用生物殺滅劑而被處理。在流速減小至不可接受的低級別時，還使用利用半滲透中空纖維膜的不純微量過濾(MF)或超濾(UF)的原位清潔系統(見Smith等人的美國專利No.5403479)。
因而，用於淨化電塗流體的傳統方法包括去除微生物的膜式過濾，和/或添加化學製品，或其它添加劑以殺滅和/或抑制流體中的增生擴散微生物。
重要的是注意到，在電塗工藝中所涉及的液體經常主要是水。因而，工廠車間經常需要處理大量軟化的和/或去離子的水。通常要連續更換消耗的水，這是由於蒸發、溢出和衝洗。由於受汙染的去離子的水是非常腐蝕性的，並且抗腐蝕化學製品的添加並不總是被評價為最佳解決方法，仍需要便宜地和安全地處理這種去離子的水，而不顯著減小流體的功效。
儘管已經提出使用高功率、低頻超聲以處理局部表面，以便防止它們生鏽、汙垢、弄髒(見Urroz的美國專利No.5386397)，但本技術領域仍需要淨化在電塗工藝中所使用的流體。
同樣重要的是注意到，流體中的高固體含量通常對於化學、UV、或低頻超聲力學處理方法是有害的。更具體地講，固體經常用作為對於透光的吸附物或屏蔽物。因而，介質的不透明性和不均勻性經常是對於其在傳統方法作用下的淨化的阻礙因素。例如，介質的不透明性尤其對於UV處理是有害的。
因此，在本技術領域需要處理在電塗工藝中所用的流體的高效和新的方法，其小便用大量生物殺滅劑，並且其可長期提供均勻的保護，或大致均勻的保護。
發明內容
在另一個實施例中，用於減少存在於電塗覆流體中的活性微生物的裝置被設置成，包括隔室，其保持電塗覆流體；超聲發射器，其構造成將高於100kHz頻率的超聲信號發射進入隔室中；以及氣體微泡發射器，其構造成將具有小於1mm平均直徑的氣體微泡發射進入隔室中的超聲場中。
在另一個實施例中，處理電塗覆流體的方法被設置成，包括從流體輸送迴路收集電塗覆流體；將電塗覆流體輸送進入隔室中；並且同時將隔室中的電塗覆流體暴露至氣體微泡以及100kHz或更高頻率的超聲。
在另一個實施例中，裝置設置成包括電塗覆系統；電塗覆流體迴路，其連接至電塗覆系統；隔室，其構造成保持電塗覆流體，通過所述隔室，所述電塗覆流體被輸送；超聲發射器，其構造成將高於100kHz頻率的超聲信號發射進入所述隔室中；以及氣體微泡發射器，其構造成將具有小於1mm平均直徑的氣體微泡發射進入被構造成保持電塗覆流體的隔室中的超聲場中。
圖1是示出了在此所述的方法和裝置的結構的一個可能實例的示意圖；圖2是示出了在此所述的超聲/微泡裝置的一個實施例的示意圖。
具體實施例方式
以下詳細的說明涉及本發明的特定的實施例。然而，本發明可以以不同的方式實施。在本說明書中，在附圖中相同的附圖標記代表相同的部件。
在此所述的方法和裝置令人吃驚地提供了對於多種電塗系統中的微生物的高效的和廣泛的控制。在優選的實施例中，在此所提供的方法和裝置涉及利用高頻、低功率超聲淨化在電塗覆工藝中所使用的流體。儘管在這裡經常都使用術語「淨化」或「處理」，但應該注意的是，所公開的方法和裝置可被用於還防止電塗流體中的汙染。
在更加特定的實施例中，在此所提供的方法和裝置可高效地去除工業電塗覆電路中所出現的生物膜，延長在電塗覆工藝中所使用的流體的使用期限，並且降低或減少由電塗覆工藝中所用的嚴重汙染的或生物滅殺處理的流體作用至工作者的風險。
在此所提供的方法和裝置的一個特別的優點在於，它們可在介質中出現汙染物的情況中工作。不像處理電塗流體的傳統的方法，介質的不透明性和非均勻性對於在此所提供的淨化方法而言並不是一種嚴重幹擾因素。因而，在特定的實施例中，在此所提供的方法和裝置可應用於處理非均勻性的水，低至高固體含量的成分，或液體介質。
在其它實施例中，利用在此所述的技術，固體可以被間接處理。更具體地講，在此所述的實施例防止在固體的表面上明顯形成生物膜，或者如果生物膜在本方法的高頻/低功率超聲輻射的初始化之間已經出現，則在此所述的實施例顯著減少生物膜的量。
在更加特定的實施例中，利用在此所述的裝置和方法，微生物的群體級別可減少至並不對工作者造成危險的級別，導致對於工作環境的改進的品質。
在其它有利的實施例中，在此所述的方法和設備的使用可顯著延長電塗流體的使用期限和/或儲藏期限。在更加特定的方面，受控的高頻、低功率、超聲輻射並不顯著減少流體的完整性或功效。
在其它實施例中，在此所述的技術還可淨化並不穿過超聲隔室的微粒。例如，在工業電路中，電路的遠程部分可通過所公開的方法的延遲生化機制的作用而消除生物膜。
在其它有利的方面，用於處理電塗覆工藝中所用的汙染流體以及用於電塗覆流體替代物的成本顯著減少。附加地，對於環境的化學汙染被最小化或防止，其中，可用循環所使用的流體的工藝。
在其它實施例中，在此所述的方法和裝置可用於處理固體、具有電荷的水、以及主體流體介質，而不使用生物殺滅劑。
在附加的實施例中，在此所述的方法和裝置可高效用於具有電荷的液體介質，以及它們的不同的成分，而不改變它們的期望的特性或者抑制使用在電塗工藝中的這些成分的功效。
仍在其它實施例中，在此所提供的方法和裝置可用於處理純去離子或軟化的水，或包含去離子或軟化的水的製劑。
在優選的實施例中，在此所述的方法和裝置提供環境友好的溶液，以滿足最嚴格的環境和健康規章。在其它優選的實施例中，在此所述的方法和裝置可產生低成本而高效的淨化效果，其與用於處理電塗流體的現有技術的方法相比並不過多危害環境。
在更加特定的實施例中，在此所述的技術涉及這樣的裝置和方法，它們可壓制、防止在電塗覆流體中出現的微生物的生長，並去除其。在其它實施例中，例如，在此所提供的裝置和方法可處理在電塗覆工藝中所用的流體，而這些是在這些流體被懷疑包含微生物時完成的。
具有高固體含量的電塗覆流體隨著時間而降解，這部分地基於微生物(例如細菌)的生長和汙染。因此，在此所述的實施例包含通過防止由微生物造成的降解而延長電塗覆流體的使用期限。
裝置和方法在此所述的實施例可在de Meulenaer等人的美國專利No.6540922和No.6736979中發現。處理電塗覆工藝中所用的流體的方法可利用在此公開的裝置來完成。可用於處理電塗覆流體的裝置的一個特定實施例在圖1中示出。例如，在特定的實施例中，待處理的電塗覆流體可含有微生物，其包括細菌、病毒、真菌、原生物等。
取決於電荷的極性，電塗覆可大體被歸類為陽極電塗覆或陰極電塗覆。在此所述的方法和裝置可用於處理在陽極電塗覆或陰極電塗覆中所使用的流體。在陽極電塗覆中，待塗覆的部件是具有正電荷的陽極，其吸引塗漆池槽中的具有負電荷的塗漆微粒。在陽極處理的過程中，少量金屬離子移入漆膜中，這可限制這些系統的性能。它們的主要用途通常在於內部或溫和侵蝕性外部環境中的製品。
在陰極電塗覆中，待塗覆的部件設有負電荷，吸引具有正電荷的塗漆微粒。陰極電塗覆大體將負電荷作用至金屬部件，其吸引具有正電荷的塗漆微粒。顛倒在陽極工藝中所用的極性大體減少進入所凝固的漆膜的離子的量，並且因而可提高陰極產物的性能。陰極塗層是具有優良抗腐蝕性的高性能塗層，並且可配製用於外部耐久性。
電塗覆技術可進一步被歸類為兩種其它類型環氧樹脂型和丙烯酸脂型。這兩種技術被廣泛用於陽極系統和陰極系統中。下表(表1)提供了這些系統的通常屬性以及最終用途表1
陽極環氧樹脂的典型低凝固品質使得這些配方對於鑄件、發動機以及溫度敏感的基材或組件而言具有良好的光潔度。加熱、通風和空氣調節部件大體塗覆有陽極丙烯酸脂塗料。陽極丙烯酸脂塗料還被用於塗覆電開關裝置，這不僅需要顏色和光澤控制，還需要膜硬度、抗化學性以及腐蝕保護性。
車輛本體和車輛部件以及附件是一些由陰極環氧樹脂電塗覆而大體被塗覆的製品。陰極丙烯酸脂塗料，還由它們的抗化學性以及抗鹼性被公知，而通常被用於對實驗室用具、以及草坪和公園設備提供一個塗層的飾面。在此所提出的方法和裝置可與上述所列的電塗覆系統一起使用。
大體上，電塗覆工藝可被分成四個不同的部分預處理，電塗覆浸浴，後續衝洗以及烤爐烘烤。在此所述的方法和裝置可被用於處理在任何這些步驟中所用的電塗覆流體。
大體上，預處理步驟包括清潔和磷化處理待塗覆的部件，從而準備部件以便進行電塗覆。在滿足最終使用者所期望的性能要求時，清潔和磷化處理經常是重要的。磷酸鐵和磷酸鋅是預處理系統中所使用的公共材料。在該部分中可採用噴塗以及浸漬階段這兩者。
電塗覆池槽大體包括80至90％的去離子水以及10至20％的塗料固體，例如漆。去離子水用作為這些固體的載體，這些固體通常恆定攪拌。塗漆微粒大體包括樹脂和色素。樹脂通常是最終的漆膜的主體，並且經常提供腐蝕保護、耐用性以及剛性。色素大體被用於提供顏色和光澤。在此所述的裝置和方法可被用於處理水本身和水/塗漆固體成分。
大體上，在電塗塗漆工藝的過程中，塗漆大體以受控的速度施加至部件，這可通過所應用的電壓的量而被控制。在塗層達到期望的膜厚度之後，部件可被絕緣，減緩塗覆工藝。隨著部件從池槽取出，過多的塗漆固體，通常被稱為「帶出料(drag out)」或「乳狀塗層(cream coat)」，通常附著至表面。這些過多的固體然後被衝洗掉，以維持功效和審美。出於功效的原因，在這些後續衝洗中所用的衝洗液體通常被返回至罐。在此所述的裝置和方法可被用於處理衝洗液體。
在離開後續衝洗之後，塗覆的部件通常進入烘箱中。大體上，烘箱交聯和凝固漆膜，以確保最佳性能特性。烘焙進度大體採用範圍從180至375的溫度，這取決於所採用的技術。
圖1示出了示意性的系統20，其中，可採用本發明的實施例以處理在電塗覆中所使用的流體。電塗覆系統包括電塗覆池槽22，其包含電塗覆流體24，所述電塗覆流體在該實施例中包含大約20％塗漆固體。電塗覆流體24輸送至超濾過濾器26，其過濾出塗漆固體，將它們沿路徑28輸送回所述電塗覆池槽。電塗覆流體中的剩餘的部分，在這種情況中是去離子的水30，沿路徑32被輸送至超聲/微泡裝置34，例如參看圖1如下更加詳細所述。
超聲/微泡裝置34然後被用於處理去離子的水，如下所述，並且處理後的去離子的水然後沿路徑40被輸送至衝洗池槽42。在參看圖2所述的系統中，可以看出來，去離子的水30，其用作為衝洗液體，被允許從衝洗池槽42溢出到第二衝洗池槽44，並且從那裡，被允許溢到電塗覆池槽22中。
參看圖2，可以看出來，一組待處理物體50可移動通過一組池槽，從而完成電塗覆工藝。優選已經被預處理的物體50首先被下降進入電塗覆池槽22中，並且然後被取出。然後通過依次將物體降低進入衝洗池槽44和42中而完成後續衝洗。去離子的水30通過超聲/微泡裝置30被處理，並且所處理的水將逐漸從上側衝洗容箱42向下流至電塗覆池槽22，在該位置點，其可被取出並再次被處理。還可以看出來的是，在必要時，可利用連續衝洗池槽，例如衝洗池槽52，並且衝洗池槽可包括流動或攪拌的流體，如參看衝洗池槽52所示。
在各種不同的工業市場區段中採用電塗覆。每個這些市場具有特定的性能需求，導致配製多種電塗覆方法以滿足它們的需要。電塗覆還已經成為用於新應用的可接受的飾面(finishing)方法，針對以下應用的特別清晰的飾面，鋁；黃銅以及鋅電鍍；軍用和照相用的極低光澤的塗層；抗化學塗層；以及針對鎳或鋅電鍍的透明、金屬型飾面。
在此所述的裝置和方法可被用於處理在任何接受的或未來的應用中所使用的電塗覆流體。下表(表2)提供了裝置和方法可與之一起使用的電塗覆的特定應用的實例。
表2
在特定的實施例中，在此所提供的裝置和方法可被用於一個或兩個塗層的電塗覆工藝。針對兩個塗層的電塗覆工藝，第一塗層大體是導電的環氧樹脂電塗層，其在烘焙時提供可接收環氧樹脂或丙烯酸脂的第二塗層的表面。兩個塗層的電塗覆被實現用於在不犧牲UV耐久性的前提下允許抗腐蝕，同時還從電塗覆的優良功效中獲益。兩個塗層的系統大體適於提供超過兩千個鹽水噴霧小時的長期外部耐久性以及抗腐蝕性。用於兩個塗層工藝的最終用途的通常實例為變壓器、船用發動機、發電機、以及維護應用中。
在其它實施例中，在此所提供的裝置和方法可被用於處理在潔淨塗層電塗覆和批量電塗覆工藝中這兩者中所使用的流體。潔淨塗層電塗覆大體涉及用潔淨和著色製劑塗覆諸如金、銀、黃銅、鎳、銅、鋅、鋁、或者鋼的金屬。批量電塗覆大體被用於塗覆大量的小部件。
參看圖2，在此所述的裝置包括隔室2。在特定的實施例中，隔室2的形狀為筒形，而在可選的實施例中，隔室2可具有矩形橫截面。在其它實施例中，隔室2可與存儲器(未示出)連通，其中所述存儲器保持待處理的流體。術語「存儲器」將被寬廣理解，並且大體涉及包含電塗覆流體的設備。在特定的實施例中，在此所提供的裝置通過儲槽(sump)(例如經由側流)連接至再循環電塗覆流體。在其它實施例中，在此所提供的裝置並不與存儲器連通，並且直接連接至待處理的電塗覆流體。
在其它實施例中，隔室2(例如沿其壁)包含一個或多個高頻超聲發射器1，其將超聲4發射進入隔室2中(優選進入該隔室2的中心部)。在其它實施例中，容器還可具有一個或多個微泡發射器3，其用於發射氣體微泡5，所述微泡發射器3布置成將氣體微泡5發射進入被射入隔室2中的超聲場4中。
在此所用的術語「微泡」將指的是具有小於1mm的平均直徑的氣泡。在一些實施例中，直徑小於或等於50μm。在其它實施例中，微泡具有小於大約30μm的直徑。在特定實施例中，微泡選自空氣、氧氣、以及臭氧微泡。為了降低操作成本，可有利的是，利用並非是臭氧微泡的微泡，例如空氣微泡。
術語「微生物」是與微菌同義，並且大體涉及病原的或非病原的微生物，它們造成對電塗覆設備(例如機器、工具等)、人、哺乳動物或者任何其它動物有害影響的風險。這種微生物例如可包括需氧和厭氧細菌這兩者，病毒，原生物(例如黴菌、藻類)等。
在特定實施例中，在此所述的方法和裝置包括低功率、高頻超聲以處理電塗覆流體。術語「高頻」將指的是高於100kHz並直至幾MHz的頻率。在特定的實施例中，所使用的高頻介於200kHz與10MHz之間。在不同的實施例中，超聲頻率可選自介於200kHz與3MHz之間。在其它實施例中，所使用的頻率介於200kHz與1.8MHz之間。
在於此所述的方法和裝置的不同實施例中，用於發射氣體微泡5的微泡發射器3布置在隔室2的基底11上，(也就是，隔室2的底部上)，從而微泡通過自然上升或者通過氣體在電塗覆流體流中的夾帶而移動。
仍在其它實施例中，在此所提供的裝置和方法壓制、處理或防止微生物在電塗覆流體中的生長。儘管目前的技術決不限於它們的精確的作用機制，但是在更加特定的實施例中，在此所提供的裝置可產生諸如ROO-、H-、-OH、OH和HOO-的基團。這些基團還可形成H2O2，其與所述基團一起對微生物是有毒性的，並且可使得它們滅活和/或破壞。
有利地，如在此所示，如果在存在微泡的情況下完成所述工藝，則產生這些有毒品種所需的能量被減少。
近來清楚的是，微泡注入到超聲場中造成聲致發光現象的增加的危險，這是通過微泡疊合在由超聲引入的氣穴氣泡上而實現的，其增加活性和有毒品種的數量。在超聲處理協作地與存在的適合尺寸的微泡結合時，在肉眼可見的級別上觀察到這種現象。
在特定分子(例如，光敏劑和聲敏劑)上直接輻射(例如，超聲、雷射、光)的效果是高活性氧品種的產生，所述品種例如純態氧、過氧基團或脂肪酸基團，它們在所處理的電塗覆介質的殺菌性能中，尤其在由氧化應激所導致的生化過程中起到重要的作用。特別地，純態氧例如可氧化各種不同的細胞成分，例如蛋白質、脂質、胺基酸以及核苷。諸如過氧基團或純態氧的極高活性氧品種的產生可導致一系列生化反應，它們對於細菌、真菌、藻類和黴菌細胞極其有毒。
在附加的實施例中，在此所提供的裝置和方法具有這樣的優點，即無需將超聲作用至特定的區域，這是因為可以看出，所述處理系統通過以下方式起作用，即將在原位形成的產物(例如分子信使(molecular messenger)，ROS(活性氧基團)，基團和H2O2)朝待處理電塗覆流體的存儲器6散布。
在其它實施例中，在此所述的裝置中的一個或多個超聲4發射器1被定位成限制駐波現象。例如，在特定實施例中，一個或多個超聲發射器可相對於隔室2的軸線9(例如相對於該軸線9為一角度)並且相對於電塗覆流體的流向和相對於微泡5的流向(見圖2)斜角定位。這種特徵使得在隔室2中的所有微泡5以統計學上相同的方式被處理，而不在隔室2中產生恆定區域。因此，在此所述的特定實施例涉及這樣的裝置和方法，它們提供均勻的處理，或大致均勻的處理，以及長期保護。
根據其它實施例，在此所述的裝置和方法可包括發光器12(也就是，電磁射線發射器)，其將具有幾乎為可見範圍內的頻率的射線發射進入超聲4場中的隔室2中。然而，對於特定的應用，為了去除特定的微生物，例如可有利的是，發射具有幾乎不可見的頻率的電磁射線，例如紫外射線(例如，UVA、UVB或UVC型)、紅外、雷射、微波等。
在不同的實施例中，在此所述的技術涉及這樣的裝置，其不需要附加的化學製品(例如，生物殺滅劑、光敏劑)以壓制或防止電塗覆流體中微生物的生長。其它實施例涉及這樣的裝置和方法，它們並不需要附加的、諸如光敏劑和/或聲敏劑的化學製品以壓制、防止細胞的生長，和/或從電塗覆介質中去除細胞。
在一些實施例中，在此所提供的裝置和方法可與諸如過氧化物(見Spangler的美國專利No.5684053，Van DeBovenkamp-Bouwman等人的美國專利No.6552215)、臭氧(見Hitchems等人的美國專利No.5157069，Andrews等人的美國專利No.6746580)、季銨鹽(見Sherba等人的美國專利No.5416210)的抗菌劑協作使用，單獨或協作採用生物滅殺成分，所述生物滅殺成分將提供對於各種不同工業系統中的微生物更加高效和寬廣的控制(見Hsu的美國專利No.5759786)。有時，使用特定的生物殺滅劑以有助於防止水溶性的纖維產物受到微生物侵襲(見Hoppe-Hoeffler等人的美國專利No.5430078)。
儘管在一些可選的實施例中，在此所述的方法和裝置可與附加的化學製劑一起使用，例如生物殺滅劑、光敏劑、聲敏劑和上述其它製劑，重要的是注意到，在處理、防止微生物的生長或壓制所述微生物的所提供的方法和裝置的功效並不取決於其它化學製品、試劑或藥劑(例如生物殺滅劑)的使用。因此，在此所述的方法和裝置可不與抗菌劑或任何其它化學製品或試劑一起使用。
在其它實施例中，在此所述的裝置和方法可包括用於再循環電塗覆流體的泵或其它裝置，以及用於回收出現在電塗覆流體中的微生物的裝置。用於回收微生物的裝置的實例非排它地包括用於過濾、離心過濾和沉澱的設備(例如，旋流機等)。在特定的實施例中，用於回收的泵和/或裝置布置在包含待處理的電塗覆流體的存儲器與隔室2之間。
在其它實施例中，電塗覆流體可通過重力流、速度流或溝槽(例如輸送溝槽)被收集。在特定的實施例中，在電塗覆流體被收集之後，其可根據在此所述的方法被處理，並且被再循環通過整個電塗覆系統。
在此所述的方法和裝置可被用於實際處理任何類型的電塗覆流體，其與適於電塗覆金屬等的任何適合的設備(例如機器)一起使用。這種在電塗覆工藝中所用的電塗覆流體可包括但不限於水溶介質、乳劑、分散體或溶體。在此所述的方法和裝置可被用於處理目前可用或將來可用的任何適合類型的電塗覆流體。術語「電塗覆流體」應作寬廣理解，並且大體涉及在電塗覆工藝中的任何步驟中使用的流體。
在此所述的方法和裝置可處理的、在電塗覆工藝中所使用的流體的實例包括但不限於在以下專利公開文獻中所公開的電塗覆工藝中使用的流體，如Chung等人的美國專利No.6689459、Clark的美國專利No.5559174、Hoppe-Hoeffler等人的美國專利No.5430078、Miyawaki等人的美國專利No.4728401。
在特定實施例中，在此所述的方法和裝置可用於處理在電塗工藝中所用的充填有固體的流體，這是因為電極沉積漆(見Kimpel等人的美國專利No.6589411)經常是多成分的水溶乳劑或分散體(見Sapper的美國專利No.6309710、Ott等人的美國專利No.6274649、Hille的美國專利No.6559220、Kappler等人的美國專利No.6448328)包括樹脂、聚合物、輔助有機溶劑(co-solvent)、用於色素和/或調漆料的溼潤劑、凝聚助劑(coalescing aid)、消泡劑、可塑劑、防鏽劑、催化劑、引發劑；輔助物質以及其它添加劑，包括抗氧化劑、穩定劑、光引發劑(photo-initiator)、基團引發劑(radical initiator)、UV-光吸收劑(見Gupta等人的美國專利No.6509399)、色素和/或填充劑、適用期延長劑(pot-life extender)、生物殺滅劑、殺真菌劑、以及除藻類藥。塗料池槽中的成分(例如，顏料膏、分散劑)設置成，固體含量的重量可達到20％(見Roux等人的美國專利No.6500229)。
例如，取決於利用在此所述的方法和裝置所處理的電塗覆中所用的特定類型的流體，在電塗覆中所用的流體可包含水、以及一種或多種乳化劑、螯合劑、耦合劑、粘度指數改進劑、清潔劑、可塑劑、抗焊劑、油性添加劑、表面溼潤劑、分散劑、減活劑、抗泡沫劑、阻蝕劑或者任何其它適合的添加劑。在特定實施例中，在電塗覆工藝中所用的水被去離子或被軟化。在其它實施例中，所用的水可包括固體微粒以及化學品，例如存在於電塗覆車間中所用的衝洗流體中。
在特定實施例中，在此所提供的方法和裝置可處理由特定電塗覆設備所用的任何電塗覆流體，而不用考慮電塗覆設備是否使用在電塗覆工藝中所用的一種或多種類型的流體，或者電塗覆設備是否連接至在電塗工藝中所用的一個或多個流體存儲器。基於上述作用，在電塗覆工藝中所用的流體可導致較長的裝備期限，所處理的部件的減小的熱變形，更好的表面光潔度等。
在其它實施例中，在此所述裝置和方法可與一種或多種其它方法結合使用，其中所述一種或多種其它方法防止微生物繁殖，例如包括離心過濾、過濾、通氣、清潔儲槽、維持電塗覆流體的適當的濃度、去除固體並且添加生物殺滅劑。因此，在特定實施例中，在此所述的裝置和方法涉及在一種或多種上述處理方法之前、之後或過程中施用高頻超聲，或其它抗菌處理方法。
儘管上述說明書詳細說明了在此所述的啟示的特定實施例，然而應該理解的是，無論上述說明多麼詳細，在此所述的裝置和方法可以多種方式實施。同樣如上所述，應該理解的是，在說明在此所述的啟示的特徵或方面時特定術語的使用不應表示術語在此被限定，而應包括與術語相關的在此所述的啟示的特徵或方面的任何特定特性。因而，在此所述的啟示的範圍應被理解為對應於權利要求書以及任何其等價物。
權利要求
1.一種用於減少存在於電塗覆流體中的活性微生物的裝置，包括保持電塗覆流體的隔室；超聲發射器，其構造成將高於100kHz頻率的超聲信號發射進入所述隔室中；以及氣體微泡發射器，其構造成將具有小於1mm平均直徑的氣體微泡發射進入所述隔室中的超聲場中。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述氣體微泡不是臭氧微泡。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述氣體微泡選自空氣微泡和氧氣微泡。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述氣體微泡的平均直徑小於大約50μm。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述氣體微泡的平均直徑小於大約30μm。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，發射到所述隔室中的超聲並不產生恆定場現象。
7.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括電磁射線發射器，其被構造成將可見範圍內的電磁射線發射進入所述超聲場中。
8.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述微生物是細菌。
9.一種處理電塗覆流體的方法，包括從流體輸送迴路收集電塗覆流體；將所述電塗覆流體輸送至隔室中；並且同時將所述隔室中的所述電塗覆流體暴露至氣體微泡以及100kHz或更高頻率的超聲。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述氣體微泡大致包括環境空氣。
11.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述微泡的直徑小於大約50μm。
12.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，還包括，將所述電塗覆流體暴露至電磁射線。
13.一種裝置，包括電塗覆系統；電塗覆流體迴路，其連接至所述電塗覆系統；隔室，其被構造成保持電塗覆流體，經過所述隔室，所述電塗覆流體被輸送；超聲發射器，其被構造成將高於100kHz頻率的超聲信號發射進入所述隔室中；以及氣體微泡發射器，其被構造成將具有小於1mm平均直徑的氣體微泡發射進入被構造成保持所述電塗覆流體的隔室中的超聲場中。
14.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，所述氣體微泡不是臭氧微泡。
15.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，所述氣體微泡選自空氣微泡和氧氣微泡。
16.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，所述氣體微泡的平均直徑小於50μm。
17.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，所述氣體微泡的平均直徑小於30μm。
18.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，發射進入所述隔室中的超聲並不產生恆定場現象。
19.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，還包括電磁射線發射器，其被構造成將可見範圍內的電磁射線發射進入所述超聲場中。
全文摘要
公開了一種用於處理電塗覆流體的方法，涉及將電塗覆流體暴露至高頻超聲，而同時將微泡發射進入電塗覆流體中。在其它實施例中，所述方法涉及將電磁射線發射進入所述流體中。在其它實施例中，所述方法包括將電塗覆流體輸送進入隔室中。公開了一種用於處理電塗覆流體的裝置，包括隔室(2)，其被構造成保持電塗覆流體；至少一個超聲發射器(1)，其被構造將高頻超聲(4)發射進入所述隔室(2)中；以及微泡發射器(3)，其被構造成將微泡(5)發射進入所述隔室(2)中。在其它實施例中，所述裝置可與外部電塗池槽流體連通。在其它實施例中，所述裝置可包括電磁射線發射器(12)，其可將可見光發射進入所述隔室中。
文檔編號C02F1/36GK1997405SQ200580020603
公開日2007年7月11日 申請日期2005年6月21日 優先權日2004年6月23日
發明者埃裡克·科爾德曼斯·德莫伊勒內, 馬裡奧·斯溫內, 揚·賴尼爾·戈斯克爾, 鮑德溫·漢內克爾 申請人:亞什蘭許可和智慧財產權有限公司