用于将水浆喷至壁上以形成涂层的方法和装置的制作方法

专利名称：用于将水浆喷至壁上以形成涂层的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将水浆喷至壁上以形成涂层的方法，上述水浆包含有无机粒子的干组分，如果有必要，也可含有用作表面活性剂和粘结剂的化合物。
本发明还涉及一用于实施上述方法的装置。
本发明还涉及用上述方法和/或装置在一壁上形成的保护性涂层。
本申请人的法国专利2393637描述了一种组分，它用于形成保护像铸造中间包这样的金属容器内侧的涂层。此组分可以用一合适的装置以水浆的形状通过喷涂施加。
这种涂层具有基本恒定的孔隙度。因此其性能只能通过修改相应的水浆成分予以修正。
本申请人的法国专利2585-273描述了一种用于金属容器的涂层，它以至少两层不同的组分的形式施加。
这种涂层的缺点为，它必须在喷涂时修改组分，这就需要有一种具有两个含有不同无机粒子组分的料斗的喷涂装置。
用于喷涂包含几个不同层的涂层的装置已在本申请人的法国专利2619323中作了描述。
在许多情况下，需要在这种涂层的机械强度与隔热系热数之间作出平衡。
因此需要有这样一种方法和装置，它能使用单一的预先确定的干组分，并能从所形成的涂层的这一处至另一处改变一定的特性。
按照EP-A-0180491，已经知道有一种通过火焰用喷涂修补金属容器的涂层的方法，此方法包括用单一的组分和改变具体的喷射能，以喷涂两个依次层，该两个层的第一层具有15至25％的孔隙度，第二层具有最小的视在(表现)密度3.1kg/dm3。这个方法的应用特别昂贵。
本发明的目的为弥补已知方法和装置的缺点，并提出一种方法和装置，对上述问题提供满意的解决方案。
在与本发明有关的上述类型的方法中，上述预定的干组分用水混和并在必要时加入表面活性剂，以制成水浆，该水浆以后就通过管子被泵送至一喷嘴，并向喷嘴注入压缩空气，以喷射上述水浆。
按照本发明，该方法的特征为，上述水浆用机械搅拌，使表面活性剂发泡和/或膨胀，以及对搅拌功率(能量)和/或速度和/或时间进行调节，以控制表面活性剂的发泡和/或膨胀率，从而改变所喷涂的涂层的孔隙度。
通过使涂层具有变化的孔隙度，就有可能从单一组分着手，修正涂层的性能。用这种方式，在涂层用于保护金属容器内壁的情况下，涂层的孔隙度可以沿其厚度方向变化。由此，涂层的隔热能力和可烧结性可以根据其厚度改变。涂层还可以有一个或更多的区域，在该处，其孔隙度小于平均值，换句话说，此处涂层较致密，因而有较其它地方高的可烧结性和强度。
在所有情况下，无机粒子的组分和粒度可以在全部涂层中都是相同的。
在涂层的靠近金属容器的壁的部分，孔隙度最好大一些，这样可以特别避免涂层烧结并粘在壁上。
同样，在用于建筑物的隔热涂层的情况下，隔热特性和机械强度特性也可以通过改变涂层的孔隙度而做成按相反的方向变化。
上述情况也适用于隔音和/或声学补偿(修正)涂层。
按照本发明的一个有益的方案，在混合阶段之前和当中，注以加有表面活性剂的水，以增加喷涂后的涂层的孔隙度。
按照本发明的另一个有益的方案，注以压缩空气，以在搅拌阶段协助表面活性剂发泡。
按照本发明的一个有利的方案，水浆在其被泵送以前用机械搅拌。
按照本发明的一个优选的方案，注入喷嘴中以喷射水浆的空气的压力被予以变化。
按照本发明的另一个方面，用于实施按照本发明的上述方法的装置包括一料斗，用于供给含有无机粒子的干组分，如果有必要，也可含有作为表面活性剂和粘结剂的化合物，上述料斗的底部与导至长形室的投配(计量)装置连通，该长形室含有旋转的混合装置，最好在混合装置的前面有一管子，用于将水流喷入上述长形室；上述室的远离料斗的端部含有出口，该出口引至一与一管子相连的泵，该管子的一端包括一喷嘴，压缩空气管经该喷嘴中排出。
按照本发明，此装置的特征为，它包括用于用机械搅拌上述水浆、使表面活性剂发泡和/或膨胀的搅拌装置，和用于调节搅拌功率和/或速度和/或时间的装置。
料斗中所含的预定的粒子干组分可以有加在其中的干表面活性剂，它以后在机械搅拌的作用下发泡。
此装置也可以包括一含有加有表面活性剂的水的水箱子，它最好在混合装置之前与导至该室的管子相连。
这样，在第一种方案中，在喷涂时，如果希望增加水浆的孔隙度，则用机械搅拌上述水浆，使含在混合物中的表面活性剂起泡和/或膨胀。
在第二种方案中，在喷涂时，如果希望增加水浆的孔隙度，则使含有加有表面活性剂的水的水箱与上述室连通，并用机械搅拌水浆，使加入混合物中的表面活性剂起泡沫和/或膨胀。
在这两种情况下，搅拌功率和/或速度和/或时间可以调节，以便控制表面活性剂的起泡和/或膨胀率。
按照本发明的另一特色，上述类型的保护性涂层的特征为，它是用按照本发明的方法和/或装置得到的，以及它具有从上述涂层的一个区到另一个区和/或沿上述涂层的厚度方向变化的孔隙度。
本发明的其它特色和优点将进一步从下列描述中得出。
在作为不受限制的例子给出的附图中

图1是一铸造用的中间包的局部纵向剖视图，其内部有按照本发明的涂层；图2和3是与图1相似的关于其它能用本发明得到的涂层的视图；图4是一建筑物的示意剖视图，该建筑物涂以按照本发明的另一实施例的保护性涂层；图5是装置的一个实施例的示意剖视图，该装置用于施加按照本发明的涂层；图6是一与图5相似的示意图，它涉及该装置的一个变形；图7是按照本发明的另一实施例的装置的前部的与图5相似的局部示意图；图8是按照本发明的另一实施例的装置的与图5相似的示意图；参看图1，用于例如钢水的连续铸造的中间包包括一金属外壳1，它在内部衬有用耐火砖或水泥做的永久性覆盖层2。在此永久性覆盖层2上施有以例如像硅土和/或矾土和/或镁土这样的无机粒子为基础的消耗性涂层3，在某些情况下，还包含粘结剂，必要时还包含表面活性剂。
涂层3可例如有下列重量组分耐火无机粒子(SiO2，和/或Al2O3，和/或MgO)85～98％或添加物 至100％增塑剂 0～5％纤维 0～5％表面活性剂 0～5％粘结剂 0～18％速凝掺合物 0-4％碳素物 0～8％这种组分在其按正常喷涂、不附加搅拌和不在喷涂组分所需的空气以外另外注入空气时，得到的涂层3在干燥时常常有天然的孔隙，以致其密度大致在1.5～1.8kg/dm3的范围内。
例如，从含有约75％MgO的组分得到的涂层在干燥时有一约1.65的密度。
通常，无机粒子的组分和粒度要如此选择，以使上述涂层在正常喷涂时能够在与熔融的金属接触时烧结，足以抵抗由熔融金属产生的侵蚀。
在按照本发明的方法中，水浆用机械搅拌，使表面活性剂形成泡沫和/或膨胀，同时，要对搅拌功率和/或速度和/或时间进行调节，以控制表面活性剂的发泡和/或膨胀率，从而改变喷涂后的涂层的孔隙度。
这样，从上述含有约75％MgO的组分，表面活性剂可以通过机械地搅拌水浆发泡，得到一较为多孔的涂层，它在喷涂和干燥后有一1～1.5范围内例如1.2或1.3的密度。
这样，就可以得到一种涂层，它以上述涂层的一个区域至另一个区域和/或沿涂层的厚度方向具有变化的孔隙度和密度。
按照本发明，上述涂层要喷成使在靠近容器壁的涂层区，其孔隙度要足够大，以致无机粒子在熔融金属的热的作用下不会烧结或只是部分地烧结，而在与容器内部相邻的涂层区，孔隙度要足够小，以致无机粒子在熔融金属的热的作用下可以烧结，足以抵抗由熔融金属产生的侵蚀。
在图1的例子中，涂层3的孔隙度沿其厚度方向变化它从永久性耐火覆盖层2朝铸造中间包的内部逐步减少。换句话说，涂层3朝其要与熔融金属接触的内表面变为越来越致密。
由于涂层3靠近其要与熔融金属接触的表面比较致密或换句话说孔隙较小，因此，涂层在此区域有较大的可烧结性，这在对熔融金属穿过涂层的通道形成一不渗透的屏障来说，是重要的。
反之，靠近永久覆盖层2的表面处，由于孔隙度较大，涂层的可烧结性较低甚至为零，因而可以避免涂层3粘结在永久覆盖层2上的所有危险性。此外，较大的孔隙度使之能得到良好的隔热性，避免熔融金属的迅速冷却。
在图2和3的例子中，涂层在某些地方包括区域4、5、6，在该处，孔隙度低于涂层的其余区域。
换句话说，在区域4、5和6，涂层的密度大于其它地方。区域4、5和6对应于涂层受到特别大的应力的地方。
区域4对应于从浇铸包倒入铸造中间包的熔融金属流的冲击区及其邻近区。较大的密度1.6至1.8，而不是其余涂层区中的1.3至1.5，使此区域4有较大的抵抗上述冲击的能力。
区域5与熔融金属的顶部相邻。涂层在此区域的较大密度使之有较大的抵抗在熔融金属表面上形成的渣的能力。
在图3的例子中，密度较大的区域6包围铸造中间包的底部的浇铸孔6a。上述较大的密度使涂层有较大的抵抗在浇铸孔附近在熔融金属中产生的紊流的能力。
由于采用了单一的干组分，因此在铸造终止时，有可能在通过翻转中间包而出空用过的涂层以后，回收未被污染的涂层碎片。
参看图4的建筑物(结构)27，它可以是一个金属结构，但是也可以是用混凝土或通常用作支承的其它材料特别是木材或合成材料制成的，它涂以用上述方法和/或装置形成的保护性涂层28。
这种涂层可以按需要是一防热和/或防火的保护性涂层，一隔热涂层或隔音或声学补偿(修正)涂层。
在隔音和/或声学补偿涂层的情况下，同样有可能从单一的干组分形成一种涂层，它包括适用于衰减高音调声的孔隙较多和较轻的层，和比上述层更适用于衰减低音调声的孔隙较少和较致密的层。
所有这些组分本身都是已经知道的，此处不需要说明。
显然也可能形成具有防热和/或防火的保护性能，和/或隔热性能的隔音涂层，或是具有防热和/或防火的保护性能和/或隔音或声学补偿性能的隔热涂层。
形成这些涂层的组分通常主要以无机粒子为基础，如有必要，以耐火材料粒子为基础。不过，也不排除常常在这些组分中配以在这种涂层中常用的有机粒子。
图5是按照本发明的用于将水浆喷涂到壁上，以形成涂层的装置。
此装置特别适于将涂层3施加在铸造中间包的内侧。它包括一含有无机粒子干组分、粘结剂和干表面活性剂的进给料斗26。此料斗26的底部导至一长形室7的一端，该长形室包括一旋转的阿基米德螺旋8，用于输送干组分，眼看的是一旋转的混合装置9。室7的远离料斗26的端部在漏斗10的上方排放，该漏斗向连续(递进)空腔泵11进料。上述泵与管子12相连，管子的端部包括一喷嘴13，压缩空气管14向喷嘴内排放。管14中的压缩空气压力可以用阀14a调节。
喷水管15基本在阿基米德螺旋8与混合装置9之间排入长形室7中，以提供用于湿润组分和用于制备水浆所需的水。
管12在漏斗10和泵11之间包括一用于用机械搅拌离开漏斗10的水浆，以使表面活性剂起泡和/或膨胀的装置25。
作为示例，装置25用轴40的形式示出，它支承有叶片41并在用43以示意的形状示出的马达43的作用下在壳体42中旋转。马达43与用44示意地示出的装置相连，以调节用机械搅拌水浆的功率和/或速度和/或时间。
装置44包括例如用于改变马达43的旋转功率和/或速度和/或时间的装置，或任何型式的置于装置25和马达43之间的机械变速驱动装置。这些装置本身是人人皆知的。
用旋转轴40的形式示意地示出的装置25可用任何一种熟知的用于使表面活性剂起泡和/或膨胀的机械搅拌装置代替，该机械搅拌运动可例如用平移运动和/或振动运动提供。
在图6的实施例中，漏斗10安装成直接向泵11供料。
在混合装置9和漏斗10之间设有例如由箱子36组成的搅拌装置35，在箱子内有一具有周向的杆38的圆筒形笼子37在马达(未示出)的作用下绕轴39旋转。
装置35适于连续运行，以便按预定的时间段例如几分钟搅拌预定装填量的水浆。
在表面活性剂起泡和浆膨胀以后，就将浆排入漏斗10，以便泵送。
在图7的实施例中，漏斗45从混合装置9接纳水浆并直接供给泵11。为了能以预定的时间例如几分钟保证连续搅拌水浆，在被泵送之前，漏斗45有一至少等于泵11在此期间的容量的容量。
漏斗45包括一种或更多种下列已知的搅拌装置，它们适于独立地运作—设置在壁45a上的用多孔材料做成的垫块46，用于将空气注入水浆中；—装在可与泵的轴为同一轴的轴48上的臂47，用于搅拌水浆；—用螺旋示意地示出的用轴驱动的外搅拌装置49，它浸入水浆中，将其搅拌，并根据需要用马达(未示出)驱动。
如图5所示，可以在漏斗10内装一用于刮上述漏斗10的内壁的刮板33(左半部的视图)或具有叶片34a(右半部的视图)的搅拌器34。刮板33和搅拌器34可以按需要装在泵11的转子的轴上或用一特殊的马达装置以恒速或变速(未示出)驱动。
这样，水浆就可以连续地或不连续地在制备和泵送之间被混合和搅拌，而浆的通道可以被关闭，以便在其被泵送以前通过混合和搅拌而得到浆的所要求的膨胀。在连续搅拌的情况下，要如此确定搅拌装置24、45的尺寸并将其驱动，以便按预定的时间输送预定量的搅拌能，从而得到表面活性剂的所要求的发泡和水浆的所要求的搅拌。
同图5的装置一样，图8所示的装置包括一料斗26，一螺旋8和一混合装置9。它包括一含有加有表面活性剂(它可以是任何一种已知的，例如Teepol牌的或蛋白质基的)的水的箱子18，箱子与排入基本在阿基米德螺旋8与混合装置9之间的室7中的管子19和19a相连，管子15是湿润水的入口。
在此例子中，料斗26中的干组分可以不含表面活性剂或只含少量不足以得到所要求的起泡和膨胀作用的表面活性剂。
此外，也可以是任何一种已知类型的搅拌器(未示出)的混合装置9由用9a示意地示出的装置驱动，它用于向其输送可变的混合能和搅拌能。这样就使混合和搅拌水浆的装置能被加速，以增加喷涂后的涂层的孔隙度，或是反过来。装置9a可以是一变速电动机或一变速驱动装置或用于调节搅拌时间的延时装置。
在此例子中，上述搅拌装置25位于泵11与喷嘴13之间。用一管子16将适当压力的空气引入搅拌装置25的内部，以有助于表面活性剂起泡。
图5所示的装置的工作如下。
阿基米德螺旋8将干组分朝前推向混合装置9。在到达混合装置9之前，组分用通过管子15注入的水湿润并转变成被混合装置9混合的浆。机械搅拌装置25的叶片41的转动使表面活性剂起泡沫，它有着膨胀水浆的作用。以后就将水浆排放入泵11中，泵将其送至管12，在管的端部，水浆用喷嘴13喷涂。图6和7中的装置基本以同样的方式工作。
在图8所示的装置的情况下，将水和表面活性剂的混合物送入室7中。由此，通过装置25的机械搅拌，使表面活性剂起泡，得到低密度和低孔隙度的组分。
这样，为了得到变孔隙度的喷涂的涂层，可以调节下列参数—在起始的组分中有或没有表面活性剂；—在室7中注入或不注入表面活性剂；—混和和搅拌功率和/或速度和/或时间；—注入管16或漏斗45中的空气注射率；—用阀14a调节注入喷嘴13中的用于喷涂水浆的压缩空气的压力。
这样，当正在喷涂涂层时，通过逐步减少将水与表面活性剂的混合物注入室7中的注射率和/或逐步减少搅拌装置25、35、45中的机械搅拌，就有可能得到图1中所示的涂层3，其中，孔隙度从铸造中间包的外侧至内侧逐步减小，在其与熔融金属接触的内侧中达到其最小值。
这样，就有可能例如通过增大孔隙度降低与永久覆盖层2接触的涂层的密度，使其达到1.3或1.2kg/dm3左右。
还有可能通过保持恒定的表面活性剂供给率和搅拌能，得到涂层3a(图2和3)，其中，孔隙度是恒定的。通过减小这些参数，有可能得到涂层比较致密和孔隙较少的局部区域4、5、6。
涂层也可有利地用携带喷枪13的机器人喷涂。
孔隙度在其中沿其厚度方向或从一处至另一处变化的涂层可以通过使用预先编程的计算机控制机器人自动地得到，该计算机能够如上所述对涂层的孔隙度起作用。
这样，本申请人从上述类型含有大致75％的MgO的干组分得到下列以干燥后的喷涂的涂层的密度表示的结果—直接从混合机9通至泵11，不搅拌1.65—在泵送前搅拌约4分钟，喷嘴13处的相对喷涂空气压力约为1bar1.2～1.35—搅拌约4分钟，相对喷涂空气压力约为2bar1.65不搅拌，改变相对喷涂空气压力1.6～1.7。
当然，本发明并不限于刚刚描述的例子，而是可以对上述例子作许多改进而不脱离本发明的范围。
这样，按照本发明，不仅可以沿涂层的厚度方向而且可以在涂层的任意地方改变涂层的孔隙度。
无机粒子可以是任何形式。因此，硅土可以例如是硅藻或硅化石的形式，或轻的微孔硅土的形式，或类似产品例如稻谷灰的形式，或像钠、铝或镁这样的金属的硅酸盐的形式；硅酸铝可以例如是黑曜岩或铝硅酸镁盐或飘尘；硅酸钠可以是膨胀玻璃。硅酸钙也是一种有效的轻化产品。
有机粒子可以例如是纤维素、纸粕(纸浆)，锯末或合成材料的粒子。
以上，出发点都是假设本发明所用的干组分实际上除去无机粒子外总是含有最低含量的表面活性剂，以用水提供配料的良好湿润性，形成水浆，和含有最低含量的粘结剂，以得到喷涂后的涂层对壁的良好粘结。如果无机粒子所包含的组分本身有良好的水湿润性和卓越的与被保护的壁的粘结剂，自然也可省去表面活性剂和粘结剂。同样，某些用作表面活性剂的化合物例如蛋白质基的化合物，也可以除去其对表面张力的作用外，起着粘结剂的作用。
自然也可能用与上述不同的方式组合按照上述本发明的装置的不同实施例的各种不同的组件。
权利要求
1.用于将水浆喷至臂(2、27)上，以形成涂层(3、3a、28)的方法，上述水浆包含无机粒子的干组分，如有必要，也可含有用作表面活性剂和粘结剂的化合物，其中，水被混合至上述预定的干组分中以得到水浆，然后将该水浆通过管子(12)泵送至喷嘴(13)，在喷嘴中注入压缩空气，以便喷涂上述水浆，其特征为，用机械搅拌水浆，使表面活性剂发泡和/或膨胀，并且，调节搅拌功率和/或速度和/或时间，以控制表面活性剂的发泡和/膨胀率，从而改变喷涂后的涂层(3、3a、28)的孔隙度。
2.如权利要求1的方法，其特征为，水浆在被泵送以前用机械搅拌。
3.如权利要求1或2的方法，其特征为，改变注入喷嘴(13)中用于喷涂水浆的空气的压力。
4.如权利要求1至3中的一项的方法，其特征为，在混合阶段之前和当中，注入含表面活性剂的水，以增加水浆中的表面活性剂的比例。
5.如权利要求1至4中的任一项的方法，其特征为，在搅拌阶段注入压缩空气，以有助于表面活性剂起泡。
6.用于实施按照权利要求1至5中的任何一项的方法的装置，它包括一料斗(26)，用于供送含有无机粒子，必要时含有作为表面活性剂和粘结剂的化合物的干组分，上述料斗(26)的底部与导至长形室(7)的投配装置连通，该长形室含有旋转的混合装置(9)；最好在混合装置(9)的前面有一管子(15、19)，用于将水注入上述长形室(7)；上述室的远离料斗(26)的端部含有出口，该出口与泵(11)连通，泵与管子(12)连接，管子(12)的端部包括一喷嘴(13)，压缩空气管(14)向该喷嘴中排出，其特征为，它包括用于机械搅拌上述水浆、使表面活性剂发泡和/或膨胀的搅拌装置(25、35、45)，和用于调节搅拌功率和/或速度和/或时间的装置。
7.如权利要求6的装置，其特征为，它包括一装有含表面活性剂的水的容器(18)，和一用于调节上述水的流量的装置(19a)，该容器与最好在混合装置(9)的前面导至室(7)的管子(19)相连。
8.如权利要求6或7的装置，其特征为，它在搅拌装置(25、35、45)上游或与之在同一高度处包括一用于将空气吹入水浆的装置(16、46)。
9.如权利要求6至8的任何一项的装置，其特征为，它包括调节注入喷嘴(13)以喷涂水浆的空气的压力的装置(14a)。
10.一种在壁上形成的保护性涂层，其特征为，它采用按照权利要求1至5中任何一项的方法和/或按照权利要求6至9中任何一项的装置而得到，以及它具有从上述涂层(3、3a、28)的一个区域至另一个区域和/或沿上述涂层的厚度方向变化的孔隙度。
全文摘要
将水混合至预定的干组分中以得到水浆,然后将水浆通过管子(12)泵送至喷嘴(13),在喷嘴中注入压缩空气,以便喷涂上述水浆。用机械搅拌水浆,使表面活性剂起泡和/或膨胀,并调节搅拌功率和/或速度和/或时间,以便控制表面活性剂的起泡率和/或膨胀率,从而改变喷涂后的涂层(3)的孔隙度。
文档编号F27D1/16GK1200686SQ9619790
公开日1998年12月2日 申请日期1996年9月27日 优先权日1995年9月27日
发明者让－夏尔·多森, 热拉尔·多森, 安德烈·多森 申请人:多森公司