專利名稱：用于制造泡沫材料的設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及用于制造泡沫材料的設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
單一組分的流體材料，如，像熱塑性熱熔粘合劑和聚合物涂料的聚合材料，可在分 配之前起泡。為此，常規(guī)分配系統(tǒng)可將諸如氮?dú)獾臍怏w注入具有單一組分的聚合材料的溶 液中，以便將聚合材料轉(zhuǎn)變成材料起泡沫的形式。壓縮的一定量可壓縮氣體被夾帶在不可 壓縮的聚合材料中。當(dāng)分配聚合材料且消除對(duì)膨脹的約束時(shí)，所夾帶的一定量氣體快速膨 脹，且被俘獲在聚合材料內(nèi)，從而生成泡沫流體材料。這些被俘獲的單元包括分布于聚合材 料各處的小氣泡。所產(chǎn)生的泡沫聚合材料然后可被分配到目標(biāo)應(yīng)用區(qū)域上。泡沫聚合材料的益處在于，在體積相等厚度相同的情況下減輕了重量。該益處在 若干種應(yīng)用中是有利的，如，諸如汽車的機(jī)動(dòng)車輛的制造和航空器的制造。其它類型的泡沫材料可由例如在組合時(shí)會(huì)起化學(xué)反應(yīng)的兩種或多種組分形成。此 類材料例如可包括兩種組分的粘合劑和三種組分的粘合劑。多組分泡沫材料可由常規(guī)技術(shù) 制造，該常規(guī)技術(shù)依靠化學(xué)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生夾帶的大量氣體。所期望的是能夠使多組分材料起泡沫而不需要化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于由含有催化劑的組分、含有交聯(lián)劑的組分和氣 體來(lái)制造泡沫材料的方法。所述方法包括將含有催化劑的組分和含有交聯(lián)劑的組分相混 合來(lái)形成混合物，使氣體與所述混合物機(jī)械地混合，以及將所述混合物分配為泡沫材料。氣 體被夾帶于所述混合物中，并且當(dāng)分配時(shí)膨脹，形成泡沫材料。通過(guò)引入氣體來(lái)使含有催化 劑的組分和含有交聯(lián)劑的組分起泡沫的這種純機(jī)械途徑克服了依靠化學(xué)反應(yīng)來(lái)形成夾帶 的氣體的常規(guī)途徑的多種缺點(diǎn)。通常，多組分泡沫材料例如在航空器制造中可為所期望的， 這是因?yàn)樗鼈冇米鞯韧姆桥菽牧系奶娲窌?huì)減輕用于結(jié)合航空器部件的材料的重量。在另一實(shí)施例中，提供了一種用于由第一流體組分和第二流體組分以及氣體來(lái)制 造泡沫材料的設(shè)備。所述設(shè)備包括混合裝置，所述混合裝置具有混合腔室、與混合腔室連通 的第一入口、與混合腔室連通的第二入口、與混合腔室連通的氣體端口以及在混合腔室內(nèi) 的混合元件。第一入口和第二入口構(gòu)造用以分別容許第一流體組分和第二流體組分進(jìn)入混 合腔室中。所述設(shè)備還包括氣流控制閥，所述氣流控制閥聯(lián)接到氣體端口，且構(gòu)造用于將氣 體經(jīng)由氣體端口引入混合腔室中?；旌显?gòu)造用以在混合腔室內(nèi)使第一流體組分和第二 流體組分與氣體相混合來(lái)形成混合物，所述混合物在分配時(shí)產(chǎn)生泡沫材料。混合裝置使氣
4體與第一流體組分和第二流體組分機(jī)械地混合，這消除了對(duì)依靠化學(xué)反應(yīng)來(lái)提供夾帶的氣 體的需要。在又一實(shí)施例中，提供了一種用于由第一流體組分和第二流體組分以及氣體來(lái)制 造泡沫材料的設(shè)備。所述設(shè)備包括第一混合裝置，所述第一混合裝置具有第一混合腔室和 第一混合腔室內(nèi)的第一混合元件。第一混合元件構(gòu)造用以混合第一流體組分和第二流體組 分。所述設(shè)備還包括第二混合裝置，所述第二混合裝置具有聯(lián)接成與第一混合裝置流體連 通來(lái)用于接收來(lái)自第一混合裝置中的第一流體組分和第二流體組分的第二混合腔室、在第 二混合腔室內(nèi)的第二混合元件、以及構(gòu)造用以提供進(jìn)入混合腔室的通路的端口。氣流控制 閥與所述端口相聯(lián)接，且構(gòu)造用于將氣體引入第二混合腔室中的第一流體組分和第二流體 組分。第二混合元件構(gòu)造用以在第二混合腔室內(nèi)使第一流體組分和第二流體組分與氣體相 混合來(lái)形成混合物，所述混合物在分配時(shí)產(chǎn)生泡沫材料。


圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的分配系統(tǒng)的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的分配系統(tǒng)的示意圖；圖3為可用于圖2的分配系統(tǒng)中的示例性混合裝置的透視圖；圖4為大致沿圖3中的線4-4截取的截面視圖；圖5為可用于圖2的系統(tǒng)中的另一示例性混合裝置的剖開(kāi)的截面視圖；圖6為圖5的混合裝置的氣體供送裝置的透視圖；圖6A為大致沿圖6中的線6A-6A截取的截面視圖；圖7為圖6和圖6A的氣體供送裝置的一部分的剖開(kāi)的放大截面視圖；圖8為圖6、圖6A和圖7的氣體供送裝置的中部的剖開(kāi)的放大截面視圖，示出了其 處于相對(duì)于密封支座的第一位置上的針尖；圖9為類似于圖8的視圖，示出了處于不同于圖8中所示的第二位置上的針尖；圖10為圖6至圖9的氣體注入模塊的端部的剖開(kāi)的放大截面視圖；以及圖IOA為圖10中的環(huán)繞區(qū)域IOA的放大視圖。
具體實(shí)施例方式參看圖1且根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，分配系統(tǒng)10用于將氣體和多組分的材料組合來(lái) 制造泡沫材料11。多組分材料的第一流體組分為至少一種基礎(chǔ)樹(shù)脂的形式，其可結(jié)合催化 劑、加速劑、引發(fā)劑或其它反應(yīng)劑。基礎(chǔ)樹(shù)脂可為均聚物、共聚物或共混聚合物。代表性的 基礎(chǔ)樹(shù)脂可包括但不限于硅樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、多硫化物和聚氨脂。組分的數(shù)目 可包括但不限于兩種組分的材料、三種組分的材料或其它多組分的混合物，而反應(yīng)機(jī)理可 包括但不限于加成固化(addition curing)、輻射固化和其它固化化學(xué)作用。與第一組分分 開(kāi)且不同的多組分材料的第二流體組分包含基礎(chǔ)樹(shù)脂和可用作交聯(lián)劑的多功能反應(yīng)劑。通 常，交聯(lián)劑為具有多個(gè)功能而作為反應(yīng)基團(tuán)的化合物(聚合物或單分子劑)。一旦與基礎(chǔ)樹(shù) 脂反應(yīng)，所述多個(gè)功能就會(huì)產(chǎn)生三維網(wǎng)絡(luò)，從而形成最終產(chǎn)品。交聯(lián)劑可為有機(jī)物質(zhì)或無(wú)機(jī) 物質(zhì)，這視具體的聚合物體系而定。舉例來(lái)說(shuō)，用于環(huán)氧基礎(chǔ)樹(shù)脂的適合的交聯(lián)劑典型為有 機(jī)的，而用于硅樹(shù)脂基礎(chǔ)樹(shù)脂的適合的交聯(lián)劑典型為無(wú)機(jī)的。
當(dāng)在本文中使用時(shí)，第一流體組分指含有催化劑的組分，而第二流體組分指含有 交聯(lián)劑的組分。關(guān)于含有催化劑的組分，應(yīng)當(dāng)理解的是，該組分可包含加速劑、引發(fā)劑，或取 代催化劑或除催化劑之外的另一反應(yīng)劑。將含有催化劑的組分中的催化劑與含有交聯(lián)劑的 組分中的交聯(lián)劑隔離就防止了固化。第一流體組分和第二流體組分彼此隔離地進(jìn)行儲(chǔ)存，以預(yù)防導(dǎo)致交聯(lián)的化學(xué)反 應(yīng)，且僅在使用時(shí)間之前立刻組合。當(dāng)組合在一起時(shí)，化學(xué)反應(yīng)開(kāi)始，且發(fā)生固化，從而形成 固化產(chǎn)物。具體而言，含有交聯(lián)劑的組分中的交聯(lián)劑與含有催化劑的組分中的催化劑反應(yīng)， 以通過(guò)許多反應(yīng)中的一種或多種形成聚合物網(wǎng)絡(luò)，這取決于具體的催化劑和反應(yīng)物結(jié)構(gòu)。 然而，含有催化劑的組分與含有交聯(lián)劑的組分組合不會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生氣體的化學(xué)反應(yīng)，或起化 學(xué)反應(yīng)而僅產(chǎn)生可忽略氣體量，這一氣體量及其自身不足以導(dǎo)致所分配重量的可測(cè)到的變 化。代表實(shí)施例的分配系統(tǒng)10包括為靜態(tài)混合器24形式的第一混合裝置，該第一混 合裝置可操作地聯(lián)接到第一進(jìn)給裝置30和第二進(jìn)給裝置32。例如，進(jìn)給裝置30、32可包括 相應(yīng)的導(dǎo)管或管線3(^、32&和相應(yīng)的泵3013、3213，所述泵從相應(yīng)的供送源13、15中抽出一定 量的第一流體組分和第二流體組分，并且引導(dǎo)抽出的相應(yīng)的第一流體組分和第二流體組分 穿過(guò)管線30a、32a，穿過(guò)靜態(tài)混合器24。由泵30b、32b提供的加壓將第一流體組分和第二 流體組分的混合物從靜態(tài)混合器24朝為動(dòng)態(tài)混合器40形式的第二混合裝置推動(dòng)。具體而 言，進(jìn)給裝置30、32將第一流體組分和第二流體組分從相應(yīng)的供送源13、15分別經(jīng)由靜態(tài) 混合器24的相應(yīng)的端口 13a、15a進(jìn)給到靜態(tài)混合器24的混合腔室37中。在代表實(shí)施例中，混合控制系統(tǒng)42調(diào)節(jié)通過(guò)進(jìn)給裝置30、32進(jìn)給的第一流體組分 和第二流體組分的速率和/或量，且可包括而不限于在此配合來(lái)確保適合的混合物的主要 成分42a和從屬成分42b。止回閥43a、43b分別設(shè)置在管線30a、32a中，以便選擇性地容許 或限制第一流體組分和第二流體組分進(jìn)入靜態(tài)混合器24中的流動(dòng)。靜態(tài)混合器24包括定位在混合腔室37內(nèi)的混合元件35，所述混合元件35可操作 成使第一流體組分和第二流體組分彼此相混合來(lái)形成混合物。沒(méi)有移動(dòng)零件的常規(guī)靜態(tài)混 合器為具有一系列內(nèi)部擋板或元件的裝置，所述一系列內(nèi)部擋板或元件例如為一系列定向 成彼此成直角的交替的右旋和左旋螺線元件。共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利No. 5，480，589中公開(kāi) 了代表性的靜態(tài)混合器，該專利的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用而整體并入到本文中。例如但不限于， 動(dòng)態(tài)混合器40可為商品名為Ultra FoamMix且可從美國(guó)俄亥俄州韋斯特萊克市Nordson 公司獲得的一種類型。靜態(tài)混合器24的混合腔室37經(jīng)由管線46與動(dòng)態(tài)混合器40的混合 腔室40a的入口 35a相連接。將混合物從靜態(tài)混合器24的混合腔室37運(yùn)送至動(dòng)態(tài)混合器 40的混合腔室40a。將諸如氮?dú)狻⒏稍锟諝饣蚨栊詺怏w的加壓氣體從供送源48經(jīng)由氣體供送裝置50 進(jìn)給至混合腔室40a中。將來(lái)自于供送源48的氣體經(jīng)由端口 40b供送到動(dòng)態(tài)混合器40的 混合腔室40a中，所述端口 40b提供了到混合腔室40a中的流體通路?？赏ㄟ^(guò)氣體供送裝 置50的氣流控制閥49來(lái)調(diào)節(jié)氣體經(jīng)由端口 40b到動(dòng)態(tài)混合器40的混合腔室40a中的流 動(dòng)。典型地，將引入混合腔室40a中的氣體的壓力保持為高于混合腔室40a內(nèi)的混合物的 流體壓力，以便氣體流入混合腔室40a中。通常，具體的氣體壓力將取決于混合物的粘度和 流速。當(dāng)在本文中使用時(shí)，將氣體機(jī)械地注入混合物中的過(guò)程是指使用機(jī)械裝置將氣體注入混合物中，這與通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體的化學(xué)過(guò)程不同。動(dòng)態(tài)混合器40具有混合裝置的形式，所述混合裝置包括混合腔室40a內(nèi)的混合元 件51，所述混合元件51將氣體與多組分材料中的第一組分和第二組分組合。共同轉(zhuǎn)讓的美 國(guó)專利No. 4，778，631中公開(kāi)了代表性的動(dòng)態(tài)混合器，該專利的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用而整體 并入到本文中。當(dāng)在本文中使用時(shí)，使氣體與混合物機(jī)械地混合的過(guò)程是指使用靜止或移 動(dòng)的混合元件來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的混合來(lái)形成最終能被分配為泡沫材料的混合物。包含夾帶的氣體的材料混合物經(jīng)由出口管線54流出動(dòng)態(tài)混合器40的出口，且被 引導(dǎo)至分配裝置60。分配裝置60將泡沫材料11直接分配到應(yīng)用目標(biāo)上，如基底或另一結(jié) 構(gòu)部件(未示出)。例如，泡沫材料11可應(yīng)用到航空器的第一結(jié)構(gòu)部件上，且用于將第一部 件與航空器的第二結(jié)構(gòu)部件相結(jié)合。作為具體的實(shí)例，泡沫材料U可用作燃料箱密封劑、 擋風(fēng)玻璃密封劑、隔火墻密封劑、電性灌封化合物、傳導(dǎo)性密封劑或作為空氣動(dòng)力密封劑和 阻蝕密封劑。分配裝置60以本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知的方式構(gòu)造，用以以離散的體積如珠 子或圓點(diǎn)形分配泡沫材料，以便在移動(dòng)的基底上提供中斷的不連續(xù)圖案，或?qū)⑴菽牧弦?連續(xù)的珠子或條帶形式分配。分配裝置60可包括噴槍、模塊、手噴槍等。例如但不限于，分 配裝置60可采用公知的型號(hào)為AG900的分配槍的形式，其可從從美國(guó)俄亥俄州韋斯特萊克 市Nordson公司獲得。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，分配裝置60可為任何常規(guī)的熱熔分配器，包 括但不限于針閥型分配器，其能夠選擇性地相對(duì)于密封支座致動(dòng)針尖來(lái)間斷地從排出孔口 中排出一定量的多組分材料和夾帶的氣體的混合物，且提供主動(dòng)的流動(dòng)切斷。分配裝置60 可通過(guò)電磁閥的工作來(lái)氣動(dòng)致動(dòng)，所述電磁閥將氣壓供給氣缸，用于將閥桿移離密封支座， 從而容許多組分材料和夾帶的氣體的混合物流至排出孔口中?；蛘撸峙溲b置60可為電動(dòng) 操作的，且包括產(chǎn)生電磁場(chǎng)的線圈，所述電磁場(chǎng)用于使電樞相對(duì)于靜止的電極移動(dòng)，其中， 桿與電樞物理聯(lián)接，用于使閥桿相對(duì)于密封支座移動(dòng)。分配裝置60的排出孔口可限定在噴 嘴中，所述噴嘴可容易地移除且與其它類似的噴嘴互換，用于改變排出孔口的構(gòu)造，以便分 配特征為基底上的泡沫材料11的不同尺寸和/或不同形狀的多組分材料和夾帶的氣體的 量、流、圓點(diǎn)或珠子。分配裝置60還可包括觸發(fā)器，所述觸發(fā)器可手動(dòng)致動(dòng)來(lái)開(kāi)始分配。泡沫控制系統(tǒng)58控制動(dòng)態(tài)混合器40的操作，且例如但不限于可以控制氣體從供 送源48經(jīng)由氣流控制閥49到動(dòng)態(tài)混合器40中的流動(dòng)，和/或材料離開(kāi)動(dòng)態(tài)混合器40的 流動(dòng)。為此目的，泡沫控制系統(tǒng)58與氣流控制閥49電聯(lián)接。當(dāng)多組分材料和夾帶的氣體的混合物從分配裝置60分配時(shí)，離散量的氣體快速 膨脹，膨脹之后被捕獲在多組分材料體積內(nèi)，從而產(chǎn)生泡沫材料11。所俘獲的封閉單元包括 分布于泡沫材料11塊各處的小氣泡，且在固化后的材料中提供了封閉單元結(jié)構(gòu)。氣泡分布 可為均勻或不均勻的，這取決于基礎(chǔ)樹(shù)脂的類型、所期望的密度降低、在動(dòng)態(tài)混合器40的 混合腔室40a中的停留時(shí)間和第一流體組分和第二流體組分的混合物的流速以及其它變 量。氣泡取代了一定百分比的多組分材料，從而限定單元和產(chǎn)生固化產(chǎn)物的重量減輕效果， 以及改變/改善固化產(chǎn)物的機(jī)械性能。在替代性實(shí)施例中，分配裝置60可將泡沫材料11分配到臨時(shí)保持容器如筒62 中，用于儲(chǔ)存和隨后分配。分配到筒62中的泡沫材料11可被凍結(jié)(如框64示意性示出 的)，以便容許儲(chǔ)存在筒62中，且隨后被加熱，將凍結(jié)的泡沫材料解凍至可分配的狀態(tài)，且容許從筒62中分配泡沫材料11。材料的固化在凍結(jié)狀態(tài)的溫度特征下中止。在凍結(jié)時(shí)，可 將氣體保持在第一流體組分和第二流體組分的混合物內(nèi)，以便在存儲(chǔ)和保存期間保持泡沫 狀態(tài)，直到將材料解凍和分配為止。在使用之后或使用期間，可能需要清潔系統(tǒng)10的一個(gè)或多個(gè)部件。系統(tǒng)10可使用 示意性示出的沖洗系統(tǒng)70清潔，所述沖洗系統(tǒng)70可聯(lián)接到系統(tǒng)10的一個(gè)或多個(gè)部件上。 具體而言，沖洗系統(tǒng)70可分配諸如具有適當(dāng)選擇的密度的溶劑72的清潔劑，以便于清除穿 過(guò)且離開(kāi)系統(tǒng)10的第一流體組分和第二流體組分的殘余部分。盡管圖1的示例性實(shí)施例 示出僅有單個(gè)沖洗系統(tǒng)70聯(lián)接到靜態(tài)混合器24上，但可構(gòu)思出的是，其它實(shí)施例可包括可 連接到靜態(tài)混合器24和/或泡沫產(chǎn)生系統(tǒng)的任何其它部件上的任何數(shù)目的沖洗系統(tǒng)。當(dāng) 改變所分配的多組分材料的種類時(shí)，沖洗可以是所期望的?；旌峡刂葡到y(tǒng)42和泡沫控制系統(tǒng)58分別可具有處理器(未示出)，所述處理器可 為任何適合的常規(guī)微處理器、微控制器或數(shù)字信號(hào)處理器，其構(gòu)造用以執(zhí)行實(shí)施控制算法 來(lái)容許操作的軟件?？刂葡到y(tǒng)42、58還可具有存儲(chǔ)器(未示出)，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)處理 器和用戶輸入/輸出裝置的程序指令?？刂葡到y(tǒng)42、58可被集成到單個(gè)控制系統(tǒng)中。參看圖2，其中，相同的參考標(biāo)號(hào)表示圖1中的相同元件，且根據(jù)替代性實(shí)施例，其 它方式的系統(tǒng)100類似于系統(tǒng)10 (圖1)，包括導(dǎo)管或管線30c、32c，所述導(dǎo)管或管線30c、 32c分別將第一流體組分和第二流體組分經(jīng)由相應(yīng)的入口 13b、15b直接進(jìn)給到為動(dòng)態(tài)混合 器40形式的混合裝置內(nèi)部，而沒(méi)有首先在靜態(tài)混合器或另一類似裝置中混合第一流體組 分和第二流體組分。在此方面，管線30c、32c與動(dòng)態(tài)混合器40流體聯(lián)接，以便將聚合物組 分直接進(jìn)給到動(dòng)態(tài)混合器40的混合腔室40a中。動(dòng)態(tài)混合器40的混合元件51繼而又使 氣體與第一流體組分和第二流體組分彼此混合來(lái)形成混合物。在將第一流體組分和第二流 體組分在動(dòng)態(tài)混合器40中彼此混合之前、期間和/或之后，泡沫控制系統(tǒng)58可控制氣體從 供送源48和/或流體組分從供送源13、15進(jìn)入動(dòng)態(tài)混合器40的混合腔室40a中的流動(dòng)。繼續(xù)參看圖2，且還參看圖3至圖4，示出了為混合裝置120形式的示例性動(dòng)態(tài)混 合器的細(xì)節(jié)。混合裝置120將來(lái)自于供送源13、15的第一流體組分和第二流體組分與來(lái)自 于供送源48的氣體混合，從而產(chǎn)生泡沫材料11 (圖2)。混合裝置120包括分別控制第一流 體組分和第二流體組分進(jìn)入混合模塊126中的供送的第一模塊122和第二模塊124。具有 氣流控制閥132形式的氣體供送裝置控制諸如氮?dú)?、干燥空氣或惰性氣體的加壓氣體進(jìn)入 混合模塊126內(nèi)部的供送?；旌涎b置120流體聯(lián)接到分配器135，且將包含夾帶的氣體的材 料進(jìn)給至分配器135，分配器135繼而又將泡沫材料11涂敷到所期望的目標(biāo)上。第一模塊122經(jīng)由彎管接頭141流體聯(lián)接到第一組分的供送源13。彎管接頭141 可為快速松開(kāi)型，以便于與第一流體組分的供送源13聯(lián)接，或作為備選，其可為任何其它 類型，如包括螺紋接頭的一種?？諝饨宇^142a、142b將第一模塊122與工藝空氣的供送源流 體聯(lián)接，以便使第一模塊122的內(nèi)部加壓，且從而便于將第一組分供送給混合模塊126。第 二模塊124類似地包括結(jié)構(gòu)和/或功能上分別類似于與第一模塊122相關(guān)的彎管接頭141 和空氣接頭142a、142b的彎管接頭143和空氣接頭144a、144b。第二模塊124流體聯(lián)接到 第二流體組分的供送源15。具體參看圖4，第一內(nèi)部導(dǎo)管152和第二內(nèi)部導(dǎo)管154分別將第一模塊122和第二 模塊124與混合模塊126流體聯(lián)接。更具體而言，第一導(dǎo)管152和第二導(dǎo)管154從相應(yīng)的模塊122、124的內(nèi)部延伸至混合模塊126的混合腔室160。導(dǎo)管152、154經(jīng)由相應(yīng)的入口 端口 152a、154a通到混合腔室160。混合元件166在混合腔室160內(nèi)延伸，且旋轉(zhuǎn)，以使第一流體組分和第二流體組分 與加壓空氣彼此混合，從而形成夾帶氣體的多組分材料。為此，混合元件166包括中心軸 168，所述中心軸168聯(lián)接到馬達(dá)(未示出)上來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；和附接到軸168的大致為柱形 的本體170。柱形的本體170包括成螺線形設(shè)置的翼片174，以便在混合元件166連續(xù)旋轉(zhuǎn) 期間，使翼片174趨于將組分從供送源13、15朝入口端口 152a、154a推動(dòng)，從而減緩?qiáng)A帶氣 體的材料朝聯(lián)接到分配器135上的出口端口(未示出)的流動(dòng)。流過(guò)混合腔室160的流體 組分和進(jìn)入的加壓氣體因此由翼片174反復(fù)地分入較小的流然后重新組合起來(lái)，從而在混 合腔室160中產(chǎn)生了大致均勻的共混物或混合物。入口端口 152a、154a在混合元件166上游端附近與混合腔室160相交。在一個(gè)實(shí) 施例中，入口端口 152a用于引入第一流體組分，且定位在用于引入第二流體組分的入口端 口 154a的上游。這提供了對(duì)穿過(guò)混合腔室160的第二流體組分的清除或沖洗作用。如上文所述，氣流控制閥132將加壓氣體經(jīng)由氣體端口 175注入混合腔室160中。 氣體在混合腔室160中與第一流體組分和第二流體組分混合或共混。在此方面，且參看圖 5至圖10A，替代性的氣流控制閥132a在大多數(shù)方面類似于氣流控制閥132 (圖3、圖4)，且 形成了在大多數(shù)方面也類似于混合裝置120(圖3、圖4)的混合裝置120a的一部分。為了 便于說(shuō)明，圖5至圖IOA中的相同參考標(biāo)號(hào)表示前面附圖中的相同元件。在該實(shí)施例中，混 合裝置120的氣流控制閥132a具有主體163，所述主體163具有構(gòu)造用以接收來(lái)自于供送 源48的加壓氣體的入口 188、與混合模塊126聯(lián)接的出口 190以及在入口 188與出口 190 之間的氣體通道192。氣流控制閥132a構(gòu)造用以將加壓氣體從入口 188經(jīng)由氣體通道192 傳送至出口 190，且從出口 190進(jìn)入混合腔室160中。氣體通道192中的控制孔口 194構(gòu)造 用以計(jì)量到出口 190的加壓氣體的流速。為此，控制孔口 194例如可具有大約0. 001英寸 至大約0. 002英寸的有效直徑。繼續(xù)參看圖5至圖10A，該實(shí)施例的氣流控制閥132a還包括氣體通道192中的流 動(dòng)控制元件200。流動(dòng)控制元件200具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，在第一狀態(tài)中，加壓氣體能 在氣體通道192中從入口 188經(jīng)由控制孔口 194流至出口 190，而在第二狀態(tài)中，阻止了加 壓氣體流向出口 190。流動(dòng)控制元件200可定位在控制孔口 194與出口 190之間的氣體通 道192中。在該代表實(shí)施例中，流動(dòng)控制元件200包括柱塞202、位于出口 190與控制孔口 194之間的支座204、以及諸如彈簧206的偏壓元件，所述偏壓元件施加迫使柱塞202與支 座204相接觸的偏壓力。柱塞202因而可相對(duì)于支座204移動(dòng)，以便提供上述第一狀態(tài)和 第二狀態(tài)。當(dāng)柱塞202與入口 188之間的流體壓力超過(guò)彈簧206提供的偏壓力和柱塞202與 出口 190之間的流體壓力的總和時(shí)，柱塞202可相對(duì)于支座204移動(dòng)，提供第一狀態(tài)。柱塞 202與出口 190之間的流體壓力超過(guò)彈簧206提供的偏壓力和柱塞202與入口 188之間的 流體壓力的總和時(shí)，柱塞202可以進(jìn)一步移動(dòng)，提供上述第二狀態(tài)。繼續(xù)參看圖5至圖10A，在流動(dòng)控制元件200的第一狀態(tài)下，柱塞202與支座204 具有非接觸關(guān)系，而在第二狀態(tài)下，柱塞202與支座204具有接觸關(guān)系(圖10)。氣流控制 閥132a的主體163具有在入口 188與出口 190之間的氣體通道192中的密封支座210 (圖8至圖9)，以及在支座204與控制孔口 194之間的具有一定容積的氣體腔室211，在該實(shí)施 例中所述氣體腔室211具有大約一立方厘米或更小的容積。針尖220(圖8至圖9)可相對(duì) 于密封支座210在打開(kāi)位置(圖8)與閉合位置(圖9)之間移動(dòng)，在所述打開(kāi)位置中，針尖 220與密封支座210分開(kāi)，從而容許加壓氣體流過(guò)密封支座210，在所述閉合位置中，針尖 220接觸密封支座210，從而阻擋加壓氣體的流動(dòng)。一致動(dòng)器與針尖220機(jī)械地聯(lián)接，且適于 使針尖220相對(duì)于密封支座210在打開(kāi)位置與閉合位置之間移動(dòng)。在該具體實(shí)施例中，致 動(dòng)器采用聯(lián)接到針225上的一對(duì)活塞222、223 (圖6A)的形式，針225又聯(lián)接到針尖220和 空氣壓力供送源300，所述空氣壓力供送源300在控制器302的控制下供送空氣壓力，以使 活塞222、223移動(dòng)，以便提供打開(kāi)和閉合位置?？刂破?02可包含在泡沫控制系統(tǒng)58內(nèi)。2008年9月17日提交的共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 11/939，150中公開(kāi)了示例 性氣流控制閥132a和混合模塊126的其它結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)，該申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用而 整體并入到本文中。各種實(shí)施例的系統(tǒng)和方法可使用諸如泡沫多硫化物的泡沫材料來(lái)制造 在航空器制造上特別有益的片材、塊料和模制零件。盡管通過(guò)描述各種實(shí)施例來(lái)說(shuō)明了本發(fā)明，且盡管已經(jīng)相當(dāng)詳細(xì)地描述了這些實(shí) 施例，但申請(qǐng)人并非意圖將所附權(quán)利要求的范圍約束或以任何方式限制在上述細(xì)節(jié)中。本 領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易明白附加的優(yōu)點(diǎn)和修改。因此，本發(fā)明在其較寬的方面不限于具體 的細(xì)節(jié)，以及所示和所述的代表性設(shè)備和方法。因此，在不脫離申請(qǐng)人的總體發(fā)明構(gòu)想的精 神或范圍的情況下，可對(duì)這些細(xì)節(jié)進(jìn)行改變。
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權(quán)利要求
一種用于由氣體、含有催化劑的組分和含有交聯(lián)劑的組分來(lái)制造泡沫材料的方法，所述方法包括將所述含有催化劑的組分和所述含有交聯(lián)劑的組分相混合來(lái)形成混合物；將所述氣體機(jī)械地注入所述混合物中；將所注入的所述氣體與所述混合物相混合；以及將所述混合物分配為泡沫材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述含有催化劑的組分不與所述含有交聯(lián)劑的 組分起化學(xué)反應(yīng)而形成所述氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述含有催化劑的組分和所述含有交聯(lián)劑的 組分相混合包括在第一混合裝置中將所述含有催化劑的組分和所述含有交聯(lián)劑的組分機(jī)械地相混合 來(lái)形成所述混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，將所注入的所述氣體與所述混合物相混合包括 將所述混合物從所述第一混合裝置引至第二混合裝置；將所述氣體引入所述第二混合裝置中的所述混合物中；以及 在所述第二混合裝置中將所述氣體組合到所述混合物中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一混合裝置為靜態(tài)混合器，并且將所述含 有催化劑的組分和所述含有交聯(lián)劑的組分機(jī)械地相混合包括使所述含有催化劑的組分和所述含有交聯(lián)劑的組分相對(duì)于靜態(tài)混合元件移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第二混合裝置為動(dòng)態(tài)混合器，并且在所述第 二混合裝置中將所述氣體組合到所述混合物中包括使動(dòng)態(tài)混合元件相對(duì)于所述混合物和所注入的所述氣體移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述含有催化劑的組分和所述含有交聯(lián)劑的 組分在動(dòng)態(tài)混合器中機(jī)械地相混合來(lái)形成所述混合物，并且在所述混合物位于所述動(dòng)態(tài)混 合器中的同時(shí)將所述氣體弓I入所述混合物中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述含有催化劑的組分和所述含有交聯(lián)劑的組 分在混合裝置中相混合，并且將所述含有催化劑的組分和所述含有交聯(lián)劑的組分相混合包 括將所述含有催化劑的組分通過(guò)第一入口進(jìn)給到所述混合裝置中；以及將所述含有交聯(lián)劑的組分通過(guò)不同于所述第一入口的第二入口單獨(dú)地進(jìn)給到所述混合裝置中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，基礎(chǔ)樹(shù)脂為硅樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、多硫 化物或聚氨脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，分配所述混合物進(jìn)一步包括 將所述泡沫材料引導(dǎo)到臨時(shí)保持容器中；以及在低于室溫的第一溫度下儲(chǔ)存所述容器和所述泡沫材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，分配所述混合物包括將所述容器和所述泡沫材料從所述第一溫度加熱至第二溫度，以將所述泡沫材料有效 解凍至能夠分配的狀態(tài)；以及從所述臨時(shí)容器中分配解凍后的所述泡沫材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第一溫度低到足以中止作用為固化所述 泡沫材料的所述含有催化劑的組分和所述含有交聯(lián)劑的組分之間的化學(xué)反應(yīng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，分配所述混合物包括將所述泡沫材料涂敷到航空器的第一結(jié)構(gòu)部件上；以及使用涂敷到所述第一部件上的所述泡沫材料來(lái)將所述第一結(jié)構(gòu)部件與所述航空器的 第二結(jié)構(gòu)部件相結(jié)合。
14.一種用于由第一流體組分和第二流體組分以及氣體來(lái)制造泡沫材料的設(shè)備，所述 設(shè)備包括混合裝置，所述混合裝置具有混合腔室、與所述混合腔室連通的第一入口、與所述混合 腔室連通的第二入口、與所述混合腔室連通的氣體端口以及位于所述混合腔室內(nèi)的混合元 件，所述第一入口和所述第二入口被構(gòu)造用于分別容許所述第一流體組分和所述第二流體 組分進(jìn)入所述混合腔室中；以及氣流控制閥，所述氣流控制閥聯(lián)接到所述氣體端口，且被構(gòu)造用于將所述氣體通過(guò)所 述氣體端口弓丨入所述混合腔室中，其中，所述混合元件被構(gòu)造用以在所述混合腔室內(nèi)將所述第一流體組分和所述第二流 體組分與所述氣體相混合來(lái)形成混合物，所述混合物在分配時(shí)產(chǎn)生所述泡沫材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，還包括分配裝置，所述分配裝置可操作地聯(lián)接到所述混合裝置，且被構(gòu)造用以將所述混合物 以所述泡沫材料的形式分配到應(yīng)用目標(biāo)上。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述混合裝置為動(dòng)態(tài)混合器。
17.一種用于由第一流體組分和第二流體組分以及氣體來(lái)制造泡沫材料的設(shè)備，所述 設(shè)備包括第一混合裝置，所述第一混合裝置具有第一混合腔室和位于所述第一混合腔室內(nèi)的第 一混合元件，所述第一混合元件被構(gòu)造用以混合所述第一流體組分和所述第二流體組分；第二混合裝置，所述第二混合裝置具有聯(lián)接成與所述第一混合裝置流體連通來(lái)用于接 收來(lái)自所述第一混合裝置中的所述第一流體組分和所述第二流體組分的第二混合腔室、位 于所述第二混合腔室內(nèi)的第二混合元件、以及提供進(jìn)入所述混合腔室中的通路的端口 ；以 及氣流控制閥，所述氣流控制閥與所述端口相聯(lián)接，且被構(gòu)造用于將所述氣體引入所述 第二混合腔室中的所述第一流體組分和所述第二流體組分，其中，所述第二混合元件被構(gòu)造用以在所述第二混合腔室內(nèi)將所述第一流體組分和 所述第二流體組分與所述氣體相混合來(lái)形成混合物，所述混合物在分配時(shí)產(chǎn)生所述泡沫材 料。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，所述第一混合裝置為靜態(tài)混合器，所述第二混 合裝置為動(dòng)態(tài)混合器。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，還包括分配裝置，所述分配裝置可操作地聯(lián)接到所述第二混合裝置，且被構(gòu)造用以將所述混 合物以所述泡沫材料的形式分配到應(yīng)用目標(biāo)上。
全文摘要
用于制造泡沫材料的設(shè)備及方法。將加壓氣體引入包含了含有催化劑的組分和含有交聯(lián)劑的組分的多組分混合物中。所述多組分混合物可在混合裝置(40、120)中與使用氣流控制閥(49、132、132a)而輸送的氣體直接混合和組合?；蛘?，所述多組分混合物可在第一混合裝置(24)中組合，且該混合物隨后可在第二混合裝置(40)中與使用氣流控制閥(49)而輸送的氣體組合。當(dāng)分配到應(yīng)用目標(biāo)上時(shí)，被夾帶在所述多組分混合物中的氣體膨脹，形成所述泡沫材料(11)。
文檔編號(hào)C08J9/04GK101977975SQ200980109779
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月24日
發(fā)明者帕斯卡爾·拉博德, 弗蘭克·布爾庫(kù)什, 萊斯利·J·沃爾高 申請(qǐng)人:諾信公司