Способ нанесения порошкового покрытия и порошок для использования в указанном способе - RU2192315C2
Код документа: RU2192315C2
Описание
Настоящее изобретение относится к способу нанесения порошкового покрытия и к устройству для осуществления этого способа.
Нанесение порошкового покрытия является хорошо известным способом нанесения покрытий на объекты. Исходный материал представляет собой порошковое покрытие, которому сообщается электрический заряд и которое распыляется по поверхностям объекта, а указанный исходный материал в результате приклеивается и переходит в твердое состояние при нагревании до температуры плавления. Поскольку порошок состоит из пластмассы, которую отверждают нагреванием, то его необходимо нагревать до относительно высокой температуры, примерно 200oС.
Такой способ нанесения покрытия можно использовать для нанесения покрытий на объекты, обладающие хорошей термостойкостью и имеющие поверхности, обладающие достаточной электропроводностью. Если поверхность не является электропроводной, значит этот объект нельзя заземлить или сообщить поверхности заряд, противоположный заряду порошка, и возникают трудности с тем, чтобы заставить порошок прилипать к поверхности в течение периода времени между распылением и нагревом до температуры плавления.
Эта трудность получения разноименной заряженности порошка и объекта, когда дело касается неэлектропроводных поверхностей, в некоторых технологических процессах преодолевается либо путем лакировки объекта электропроводным лаком, либо путем обработки его водой до такого состояния, когда на поверхности образуется электропроводный слой влаги. Однако эти способы применяются в ограниченных масштабах, поскольку имеют ряд недостатков, а именно: лакировка предполагает дополнительную операцию и применение дополнительного материала и может привести к ухудшению адгезии по сравнению с тем, когда порошковое покрытие наносят на чистую поверхность, а кроме того, когда дело касается прозрачных лаков, то такая обработка ведет к обесцвечиванию.
Добавка воды со своей стороны ухудшает адгезию порошкового покрытия и наносит ущерб объекту, задерживая воду под покрытием.
Еще один способ заставить порошок прилипать к поверхности неэлекропроводного объекта описан в патенте DE, А1, 321282 (на имя August Albers). В соответствии с этим патентом объект, обладающий хорошей термостойкостью, о котором сказано, что он является стеклянным объектом, нагревают до температуры 400-900oС. Это заставляет гранулы порошка плавиться и прилипать к поверхности и в конце концов позволяет превращать его в однородное твердое состояние. Однако те объекты, которые уже при более низких температурах подвергаются опасности деформации или других изменений, нельзя подвергать высокотемпературной обработке, которая требуется для этого способа. Так, данный способ нельзя применять, например, в отношении объектов из дерева или пластмассы.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать способ, посредством которого можно нанести порошковое покрытие на объекты, которые не пригодны для нагрева до высоких температур, и нагрев должен ограничиваться температурами около 100oС или даже ниже. Когда дело касается объектов, имеющих неэлектропроводные поверхности, способ можно осуществить без обязательной лакировки электропроводным лаком или без увлажнения. Поэтому способ пригоден для покрытия деревянных объектов, таких как мебель, и объектов из пластика, которые, например с целью придания прочности на разрыв или для удешевления, должны отличаться по внешнему виду от объектов из этого пластика без покрытия. При нанесении покрытия на объекты из дерева это покрытие может представлять собой прозрачный лак, который позволяет сохранить фактуру древесины.
Способ по настоящему изобретению включает следующие основные этапы:
I.
Приготавливают порошок для покрытия, причем указанный порошок имеет низкую температуру плавления, приблизительно 60-100oС, и состоит из полимера, отверждение которого может быть инициировано электромагнитным излучением и особенно ультрафиолетовым светом.
II.
Подготавливают объект таким образом, что порошок может удерживаться на его поверхности до того, как будет достигнуто постоянное прилипание
этого порошка благодаря его плавлению и отверждению. Для этого могут быть использованы различные способы, индивидуально или при взаимодействии, и выбор способа зависит от материала и конструкции
объекта, например:
а) объект нагревают до температуры плавления порошка, обеспечивая прилипание гранул порошка к поверхности во время плавления. Это можно осуществить независимо от того,
обладает ли объект электропроводными поверхностями или нет, при помощи описанной нами композиции порошка, который плавится при низкой температуре;
б) распыляют порошок в атмосфере, нагретой
до такой степени, что порошок достигает точки плавления и приклеивается к поверхности объекта, будучи расплавленным по меньшей мере до такой степени, что становится липким;
в) удерживают
порошок посредством электростатических сил, сообщая порошку один электрический заряд, а объекту - заряд противоположного знака. Этого можно достичь в тех случаях, когда объекты обладают
электропроводными поверхностями. Когда объекты обладают неэлектропроводными поверхностями, то поверхности можно сделать электропроводными путем лакирования или увлажнения. Могут быть использованы и
другие способы для того, чтобы сообщить объекту заряд противоположного знака.
III.
Наносят порошок предпочтительно напылением, в то время как частицы порошка несут электростатический заряд, причем распыление осуществляют таким образом, что достигается хорошее распределение порошка в пространстве. Тем не менее. , могут применяться другие способы нанесения, например, путем погружения в псевдоожиженный слой порошка.
IV.
Производят нагрев, чтобы заставить частицы порошка расплавиться, образовать выровненный слой и приклеиться к поверхностям объекта. Как очевидно из приведенных этапов IIа и б, прикрепление порошка к поверхности объекта можно осуществить путем нагрева объекта или окружающей атмосферы, таким образом производя нанесение порошка и нагревание в ходе одной операции, благодаря чему отпадает необходимость в специальном нагреве после нанесения порошка.
V.
Подвергают объект воздействию, предпочтительно ультрафиолетового излучения, чем инициируют процесс отверждения.
Из всего этого очевидно, что способ по изобретению может быть осуществлен без сообщения разноименных зарядов порошку и объекту. Такая разноименная заряженность, тем не менее, может иметь место и является ценным средством удерживания порошка, распределенного по всем поверхностям объекта, особенно если объект имеет сложную конфигурацию. Таким образом, способ по изобретению не требует сообщения какого-либо заряда объекту или его нейтрализации, хотя и не исключает этого, например когда объекты изготовлены из электропроводного материала, или же можно обеспечить электропроводность путем дополнительного использования любого из способов, которые описаны во введении, а именно путем лакирования электропроводным материалом или путем увлажнения. Более того, электрический заряд можно сообщить некоторым материалам посредством нагрева, это условие может быть использовано при определенных обстоятельствах.
Настоящее изобретение относится также к порошку для использования в способе по изобретению.
Описание чертежей
На прилагаемых чертежах дана схематическая иллюстрация устройства для осуществления способа по изобретению.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения
Краткое
описание способа по изобретению раскрыто во введении. Способ включает в себя несколько основных этапов. Далее эти этапы будут описаны более подробно в отношении определенного варианта осуществления
изобретения. В указанном варианте осуществления изобретения основные этапы были дополнены несколькими вспомогательными этапами, чтобы приспособить способ к конкретным требованиям данного варианта
осуществления изобретения.
Этап 1: Приготовление порошка
Порошок состоит из полимера и может быть пигментированным или не пигментированным для создания прозрачных покрытий,
оставляя видимой подстилающую поверхность, что часто является целью при создании покрытий на деревянных объектах. Основное свойство порошка состоит в том, что он должен иметь температуру плавления
ниже, чем температура, до которой можно нагревать покрываемые объекты. Этот температурный диапазон частично определяется свойствами материала объекта, поскольку структура некоторых материалов
изменяется при относительно низких температурах, для некоторых термопластов такая температура даже ниже 100oС. Указанный температурный диапазон частично определяется подверженностью к
деформации нагреваемого объекта. Это свойство зависит от конструкции объекта; объект, имеющий компактную форму, не столь подвержен деформации, как дискообразные или длинные тонкие объекты; это
свойство зависит также от того, насколько однороден материал объекта; отдельные породы дерева очень подвержены деформации при нагреве. Основной участок диапазона температур плавления или мягчения
порошка можно указать в 60-100oС.
Как следует из приведенного ниже описания, нет необходимости в том, чтобы прогревать насквозь весь объект до температуры плавления порошка; нагревать нужно только поверхность, однако на такую глубину, чтобы объект прогревался достаточно равномерно и таким образом, чтобы температура поддерживалась до тех пор, пока порошок не нанесут на поверхность. Фраза "температура плавления порошка" не означает, что материал порошка должен стать текучим, но во многих случаях достаточно, чтобы он достиг такой степени мягчения, что приклеится к покрываемой поверхности.
Тот факт, что нагреву подлежит только поверхность и что температуру можно удерживать на довольно низком уровне, представляет собой преимущество в тех случаях, когда порошком покрывают объекты, которые могут выдержать более сильный нагрев, но которые нежелательно нагревать до более высоких температур. Например, это относится к объектам из теплопроводного материала, в которых нагрев легко распространяется внутрь. Например, отлитые из железа объекты, для нагрева которых потребуется значительное время и расход энергии, если используются способы нанесения покрытий, помимо способа по изобретению.
Другое важное свойство, которым должен обладать порошковый материал, заключается в том, что отверждение этого материала должно инициироваться под действием электромагнитного излучения. Как известно из предшествующего уровня техники, лучше всего использовать ультрафиолетовое излучение и приспособить для этого полимерный порошок. Поэтому в описываемом далее варианте изобретения было использовано именно ультрафиолетовое излучение. Однако в рамках изобретения не исключена возможность использовать другие излучения. Могут быть использованы также комбинации различных видов излучения.
Хорошего распределения покрытия по поверхности при низкой температуре плавления можно добиться благодаря тому, что порошок по меньшей мере частично состоит из полимеров, таких как полиэфир, а также благодаря добавке агентов, улучшающих распределение.
Чтобы добиться отверждения под действием ультрафиолетового излучения в диапазоне волн 350-400 нм, к полимерам в соответствии с известным способом добавляют инициаторы или иным способом создается система отверждения, активируемая излучением.
Это только примеры того, каким образом можно добиться требуемых свойств, но имеются и другие порошковые композиции, которые могут проявлять требуемые свойства. Прозрачный слой, который не скрывает подстилающую поверхность, получают после отверждения полимерного порошка, не содержащего пигментов или красителей. Если требуется непрозрачный слой, такой как матовый, белый, черный или цветной, то добавляются пигменты или другие красящие вещества.
Посредством добавок можно также изменять глянец покрываемой поверхности. Если добавки приводят к изменениям в указанных необходимых свойствах, каковыми являются низкая температура плавления и возможность отверждения под действием ультрафиолетового излучения, то это следует принять во внимание при составлении порошка, а также при реализации способа.
Предпочитаемая композиция полимерного порошка для использования по описанному здесь способу:
Основной компонент порошка представляет собой 50-<100%
ненасыщенного аморфного или кристаллического полиэфира. Далее, желательно включить отвердитель, чтобы улучшить сшивание полимера в ходе отверждения. Такой отвердитель может на 15-50% состоять из
олигомера ароматического уретандиакрилата, триакрилата тригидроксиэтилизоцианурата, винилового эфира, олигомера акрилоуретана и т.п. Требуется добавка фотоинициатора для того, чтобы инициировать
процедуру отверждения. Добавляемое количество может варьироваться от 1 до 3%. Для прозрачного лака в качестве фотоинициатора желательно использовать 1-гидрокси-циклогексил-кетон, а для белых
пигментированных систем подойдет 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфониноксид. Тем не менее, это - всего лишь один из примеров, а для других специальных целей могут применяться совершенно другие
фотоинициаторы. Также добавляют выравниватель краски. Рекомендуется добавка 1-3% такого выравнивателя. В качестве выравнивателя можно использовать, например, акрилаты. Может быть введено огромное
количество других добавок, например для того, чтобы слой лака был более плоским, чтобы избежать проблем с испарениями, и т.п., на объектах, на которые предстоит нанести покрытие.
Базовый рецепт композиции, являющейся предпочтительной для нанесения покрытия на дерево (прозрачный лак), в которой обеспечено хорошее выравнивание после расплавления при низких температурах и которая
обладает хорошей устойчивостью к растворителям, %:
Ненасыщенный полиэфир - 70-85
Отвердитель - 15-30
Фотоинициатор - 1-3
Выравниватель - 1-3
Температура
плавления порошка должна быть самое большее 80-90oС, чтобы гарантировать, что деревянный объект не пострадает в ходе операции расплавления порошка. Расплавление осуществляют посредством
инфракрасного нагрева или посредством комбинации инфракрасного излучения и конвекции. Это значит, что фаза расплавления при таких относительно высоких температурах, как эта, не займет длительного
времени, поскольку инфракрасное излучение быстро нагревает деревянные компоненты до нужной температуры. Можно считать, что для этого понадобится несколько минут, но время будет в большой степени
зависеть от материала, на который наносят покрытие. Определенные виды древесины очень чувствительны к быстрому нагреву и могут проявлять сильную дегазацию. Значит, потребуется более медленный и
осторожный способ нагрева.
После расплавления идет процедура отверждения, см. этап V.
Отверждение должно происходить при различных длинах ультрафиолетовых волн в зависимости от того, как пигментирован лак и какой фотоинициатор был добавлен. Удобным является ультрафиолетовый спектр в нижнем диапазоне 250-350 нм, поэтому решили, что следует использовать фотоинициатор, который поглощает излучение в этом диапазоне. В белых пигментированных лаках используется рутил, двуокись титана, который поглощается при этих длинах волн. Соответственно необходимо будет использовать другой фотоинициатор, который реагирует на длины волн, которые не поглощаются этим пигментом. Для этого потребуется использовать другую лампу. Есть лампы, которые имеют максимум в 350-400 нм и в 400-450 нм, и есть также фотоинициаторы, которые поглощают излучение при таких больших длинах волн. Можно самыми различными способами вводить пигменты в порошковое покрытие, отверждаемое под воздействием ультрафиолета. Во всех случаях пигменты должны подходить к фотоинициатору и лампе.
Могут применяться лампы высокой интенсивности, поскольку при помощи таких ламп легче производить отверждение толстых слоев и можно повысить скорость отверждения. Объект, подлежащий отверждению, не обязательно должен быть в фокусе, интенсивности излучения на определенном расстоянии может быть достаточно. Это особенно относится к тем ситуациям, когда используются прозрачные лаки, поскольку для пигментированных систем более важно, чтобы интенсивность была как можно выше.
Ниже приведен базовый рецепт композиции, которая лучше всего подходит для нанесения покрытия на металл (прозрачный лак) и которая обладает хорошей эластичностью и
адгезией к металлу. Эта композиция не должна применяться при слишком низких температурах плавления, %:
Ненасыщенный полиэфир - 80-<100
Отвердитель - 0-20
Фотоинициатор - 1-3
Выравниватель - 1-3
Эта композиция может быть также пигментированной. Соответственно следует подобрать фотоинициатор.
Все, что ранее говорилось об излучении и параметрах излучения, в принципе также действительно в отношении этого последнего приведенного рецепта. Следует заметить, что для определенных композиций фотоинициаторы можно заменить другими системами инициаторов, реагирующих на другие виды излучения.
Данные рецепты приведены только в качестве примеров и могут варьироваться в широком диапазоне в рамках описываемого способа. Так, в порошковых композициях для нанесения их способом по изобретению можно в качестве исходных материалов использовать другие основные компоненты помимо полиэфира, такие как эпоксиды, акрилаты, уретаны, меламины и проч. Могут применяться смеси нескольких различных полимеров.
Этап II: Подготовка объекта для удерживания порошка на поверхности
В данном
варианте осуществления изобретения применяется этап IIа: нагревание объекта, на который наносят покрытие. Предполагается, что объект, на который наносят покрытие, обладает ограниченной теплостойкостью;
типичными такими объектами являются деревянные объекты, прессованные объекты, такие как древесноволокнистая плита или объекты из пластмассы, сюда же относятся армированные пластмассы и/или пластмассы
с высоким содержанием наполнителей. Тот факт, что материал обладает низкой теплостойкостью, как дерево и большинство пластмасс, обычно предполагает также, что этот материал не является
электропроводным. Материалы, обладающие высокой термостойкостью, обычно представляют собой конструкционные металлы, которые являются электропроводными. Обычное порошковое покрытие чаще всего
предназначено для объектов, обладающих электропроводными поверхностями, но настоящее изобретение не ограничено такими объектами и может быть использовано и в тех случаях, когда покрывают
неэлектропроводные поверхности и никакая предварительная подготовка поверхности для придания ей электропроводности не проводилась. Благодаря этому способ по изобретению особенно ценен. Тем не менее
способ может применяться в отношении твердых объектов, например литых железных объектов, чтобы сократить расход энергии на нагрев. Нагревание можно осуществить различными путями - при использовании
конвекции при помощи потока нагретого воздуха, инфракрасного излучения, или в исключительных случаях, когда надлежит нанести покрытие на пластины только с одной стороны, то нагрев можно осуществить,
используя теплопроводность нагретых поверхностей. Наиболее выгодным является способ, в соответствии с которым производят одновременный нагрев посредством конвекции в потоке воздуха и посредством
инфракрасного излучения. Инфракрасное излучение дает быстрое и относительно глубокое прогревание поверхностей, на которые оно направлено, а благодаря воздушному потоку распределение температур по
поверхностям объекта происходит очень равномерно даже в тех случаях, когда объекты имеют очень сложную наружную форму, а также когда инфракрасное излучение не достигает всех участков поверхности.
Предполагается, что нагрев осуществляют в камере, созданной для этой цели, в устройстве, в котором объекты, на которые надлежит нанести покрытие, могут транспортироваться между различными рабочими
позициями, предназначенными для осуществления этапов настоящего способа. Далее см. описание устройства.
Этап III: Напыление порошка
Сразу после нагрева соответствующие объекты
транспортируют на участок, где можно производить напыление порошка. Это удобно производить при помощи распылителей, расположенных таким образом, что порошок попадает на поверхности, на которые
надлежит нанести покрытие. В связи с этим удобно, чтобы распылители могли сообщать порошку электростатический заряд. Из предшествующего уровня техники известно использование высоковольтного зарядного
устройства или способ, по которому порошок во время его транспортировки через распылительное оборудование заряжается трением о стенки, изготовленные из материала, предназначенного для этой цели. Заряд
заставит гранулы порошка отталкиваться друг от друга, посредством чего можно получать облака частиц, обволакивающие объект.
Вследствие того, что температура нагрева объектов соответствует температуре плавления порошка, частицы будут приходить в липкое состояние и осаждаться на поверхности объекта, когда они входят с ним в контакт. Таким образом, на соответствующих объектах получают покрывающий, но неотвержденный слой материала на полимерной основе.
Этап IV: Нагревание до температуры плавления порошка
Как видно из вышеприведенного
описания, такой нагрев имеет место в связи с нанесением порошка.
Дополнительный этап: Промежуточный отпуск
Теперь производят отверждение под действием ультрафиолетового
излучения, чтобы получить готовое покрытие. Тем не менее, по меньшей мере в отдельных случаях желательно изменить состояние нанесенного липкого покрывающего слоя. Такое изменение слоя можно
осуществить посредством изменения температуры, либо путем охлаждения, либо путем нагревания.
В некоторых случаях может существовать опасность того, что слой, находясь в частично растворенном липком состоянии, особенно вследствие продолжающегося нагрева благодаря теплопроводности нагретого объекта, достигает настолько жидкого состояния, что начинает стекать, или же на выступающих краях объекта образуются подтеки. Чтобы предотвратить это можно прибегнуть к охлаждению, снизив температуру, необходимую для расплавления частиц порошка, до температуры, при которой образующийся слой приобретает более твердое состояние.
Альтернативно, если неудобно нагревать объект до температуры, при которой используемый порошок начинает плавиться, то можно использовать нагрев после напыления, что позволит снизить вязкость. Таким образом можно заставить неполностью расплавленные гранулы порошка сливаться вместе до получения равномерного слоя. Если температуру на объекте поддерживали на относительно низком уровне, поскольку объект нельзя подвергать действию более высоких температур, то такой последующий нагрев необходимо производить так, чтобы в основном нагревался только нанесенный слой, а не объект под ним. Соответственно, нагрев можно производить посредством быстродействующих процессов, включая инфракрасное излучение, которое удобно осуществлять в комбинации с потоком нагретого воздуха в ходе краткосрочного процесса.
Во многих случаях нет необходимости в таком промежуточном отпуске, и этот этап опускают.
Этап V: Отверждение
При обычном нанесении порошкового покрытия, о котором говорилось выше, полимеризация порошкового материала осуществляется посредством нагрева, как правило в
конвекционной печи. Такой нагрев сначала ведет к расплавлению материала, в то время как гранулы порошка изначально удерживаются на месте под действием электростатических сил. После этого происходит
отверждение, которое инициируется нагреванием.
Способ по изобретению направлен на осуществление процесса при такой низкой температуре, что никакое отверждение нагреванием не происходит или, в любом случае, для отверждения при такой температуре потребуется так много времени после его инициации, что в промышленных масштабах это будет невыгодно.
Соответственно, отверждение должно быть произведено другим путем: посредством инициации процесса отверждения ультрафиолетовым облучением. На этапе 1 было описано, как приготовить порошковый материал для такого отверждения.
Отверждение ультрафиолетом происходит в специальной камере, в которую объект помещают после того, как на него нанесен порошок, и после необязательного этапа промежуточного отпуска. В камере установлены несколько источников ультрафиолета, излучение от которых должно достигать всех поверхностей объекта, на которые нанесено покрытие. Для некоторых объектов, имеющих сложную форму, покрытие на которые наносится с нескольких сторон, необходимы специальные схемы размещения источников. Так, может возникнуть необходимость установить большое количество источников ультрафиолета, направленных различным образом, и дополнить их зеркалами, чтобы перенаправить излучение под другими углами. Ультрафиолетовые лучи можно заставить огибать соответствующие объекты. При желании объекты можно вращать или перемещать перед источником излучения.
Когда излучение достигает слоя покрытия, система инициатора в материале вызывает полимеризацию. Таким образом полимеризацию можно осуществить очень быстро - в течение промежутков до 2 секунд. Сокращенное время обработки по сравнению с длительностью отверждения при помощи нагрева создает дополнительные преимущества при промышленном применении способа, с одной стороны, обеспечивая более быстрое прохождение рабочей позиции, а с другой стороны, создается возможность сократить длину устройства по сравнению с длиной, необходимой для размещения печи для отверждения.
Упомянутый выше промежуточный отпуск, в частности охлаждение, можно осуществлять одновременно с ультрафиолетовым облучением. Посредством охлаждения можно предотвратить ситуацию, когда температура во время отверждения достигает слишком высоких значений из-за притока энергии от нагретых объектов, а также вследствие ультрафиолетового облучения.
После этапа V процесс прерывается, и объекты приобретают отвержденное покрытие. Соответственно, достигаются все преимущества, связанные с порошковым покрытием, а именно возможность получить более толстый слой и более высокую механическую прочность по сравнению с влажным лакированием. Способ по изобретению также обеспечивает экологическую безопасность, поскольку не требует применения растворителей и поскольку порошок, который на этапе напыления не достиг объекта, можно собрать в камере напыления для того, чтобы использовать его повторно.
На прилагаемом чертеже схематично изображена установка, в которой можно осуществить различные этапы способа в ходе применимого в промышленности рационального процесса.
Устройство, показанное на чертеже, имеет форму туннеля 1, по которому объекты 2, подлежащие обработке, перемещают при помощи подвесного конвейера 3, транспортировочная часть которого перемещается в направлении слева направо, как показано на чертеже. На чертеже туннель показан открытым сверху в продольном направлении. Поэтому очень хорошо видно, что туннель разделен на четыре камеры, каждая из которых приспособлена для выполнения одного из этапов II-V. Приготовление порошка, этап 1, не показано на чертеже устройства, предполагается, что порошок вводят в устройство в готовом виде.
Сначала идет камера 5 для осуществления этапа II, нагрева. Эта камера имеет радиаторы 6 для инфракрасного излучения, а также впускное отверстие 7 для нагретого воздуха из установки нагрева и нагнетания воздуха.
После этого идет камера 9 для напыления. Внутри этой камеры размещен ряд распылителей 10, которые посредством шлангов 12 соединены с контейнером для порошка 13. Распылители, как показано на чертеже, могут быть снабжены несколькими распылительными форсунками 15. При помощи системы сжатого воздуха, показанной в целом, порошок из контейнера 13 может всасываться через шланг 12 в соответствующий распылитель 10 для того, чтобы его можно было напылять через форсунки 15. Здесь предполагается, что внутри распылителей имеются каналы, изготовленные из такого материала, как, например, политетрафторэтилен, который в результате трения порошка о стенки каналов сообщает этому порошку электростатический заряд. Альтернативно или дополнительно распылители могут быть снабжены зарядными поверхностями, на которые подается электрический ток высокого напряжения.
Следующая камера 16 предназначена для осуществляемого в некоторых случаях последующего отпуска. Эта камера снабжена впускными отверстиями 17 для впуска либо нагретого, либо охлажденного воздуха и может быть оснащена также инфракрасными радиаторами для дополнительного нагревания. Эта камера может быть пропущена, если никакого последующего отпуска в процессе не предусмотрено.
Оставшаяся камера 18 предназначена для этапа V, этапа отверждения. В этой камере имеется ряд источников 19 ультрафиолетового излучения. Как указано выше, могут быть использованы зеркала для изменения направления излучения, а стенки камеры также могут быть сделаны из отражающего материала.
Чтобы температура в этой камере была постоянной или даже чтобы в ней происходило охлаждение, в камере имеются впускные отверстия 22 для воздуха. Этот воздух частично может поступать обратно через возвратный трубопровод 23 из камеры, а частично из впускного отверстия 24 от источника воздуха с температурой, соответствующей самой низкой температуре (или даже ниже) охлаждающего воздуха, поступающего через отверстия 22. Этим источником может быть окружающая атмосфера, если окружающие температуры достаточно низкие, или воздух из холодильной установки. Более того, имеется выпускное отверстие 25 для воздуха из выпускного отверстия 26 в камере, в случае если выпускаемый воздух не полностью возвращается через отверстия 22, но полностью или частично замещается воздухом из впускного отверстия 24.
Соотношение между возвращаемым воздухом, подаваемым через отверстия 22, и свежим воздухом из впускного отверстия 24 контролируется при помощи дроссельного клапана 27, управляемого термостатически и предназначенного для поддержания внутри камеры постоянной температуры, которая лучше всего подходит для реализации процесса.
Как правило, в ходе непрерывного процесса нанесения покрытий неизбежно аккумулируется жар, вызывая повышение температур, которое необходимо регулировать, поскольку нагретые объекты, поступающие в камеру, непрерывно создают дополнительный нагрев, а также потому, что излучение из источника 19 неизбежно дает определенное количество ненужной энергии, а ультрафиолетовое излучение само по себе является дополнительным источником энергии. Такое регулирование температуры осуществляется при помощи описанной выше системы охлаждения.
Во время осуществления способа по изобретению в описанном устройстве объекты подвешивают один за другим на транспортной части конвейера 3. Сначала объекты один за другим поступают в камеру 5. Соответственно, конвейер движется с такой скоростью, которая соответствует продолжительности времени, которое необходимо для каждого этапа обработки, чтобы в каждой камере объекты находились в течение достаточного времени. В камере 5 объекты окружены нагретым воздухом, который вдувают через отверстия 6 ровным потоком и подвергаются инфракрасному облучению, идущему от радиаторов 7. Это ведет к нагреву, который хорошо распределяется по поверхности объектов, и такой нагрев проникает на достаточную глубину, чтобы удерживалось тепло, необходимое на следующем этапе.
В камере 9 осуществляют следующий этап - напыление порошка. Из предшествующего описания видно, как это производят с помощью распылителей 10. Обычно такие распылители необходимо приспособить к конкретным объектам, это относится к расположению распылителей, а часто и к их конструкции, например к количеству форсунок. В некоторых случаях бывает необходимо подвешивать распылители так, чтобы их можно было перемещать, т.е. чтобы они могли осуществлять движения по определенной схеме в процессе напыления.
При желании проводят дополнительную тепловую обработку в камере 16, либо охлаждая объекты, чтобы стабилизировать слой наносимого покрытия, либо нагревая их, чтобы добиться лучшего распределения слоя, прилипающего к объектам.
Наконец, в камере 18 инициируют отверждение под действием ультрафиолетового излучения от источников 19. После облучения или в связи с ним может потребоваться определенный промежуток времени, и камеру 18 желательно удлинить настолько, чтобы слой стабилизировался к тому моменту, когда объекты покидают камеру. Таким образом, облучающее оборудование можно дифференцированно разместить вдоль камеры, например так, чтобы более интенсивное облучение создавать на входе в камеру, по сравнению с участком вблизи выхода из камеры.
Описанный здесь способ и устройство представляют собой предпочтительный вариант осуществления изобретения. Тем не менее, в объем притязаний, оговоренный формулой, могут входить другие варианты осуществления изобретения. Во введении говорилось о том, что удерживание порошка, нанесенного на поверхность объекта, можно осуществить другими, известными способами, а не предварительным нагреванием объектов. В тех случаях, когда покрывают объекты с электропроводными поверхностями, прилипание порошка к поверхности объекта можно осуществлять путем электростатических сил, в то время как расплавление порошка, которое необходимо для этого технологического процесса, в этом случае осуществляют путем последующего нагрева, а предварительный нагрев объектов не потребуется. Такой вариант осуществления изобретения полностью соответствует указанным основным этапам: этап IIв - сообщают электрический заряд или нейтрализуют объект; этап III - нанесение порошка; этап IV - нагрев до температуры плавления порошка; и, наконец, этап V - отверждение.
Как было сказано, нанесение порошка может быть произведено несколькими различными способами, из числа которых напыление порошка является наиболее целесообразным способом, который поэтому и был выбран в качестве предпочтительного варианта осуществления изобретения.
Соответственно, способ, а также устройство по изобретению можно подвергнуть самой различной адаптации в зависимости от выдвигаемых требований и типов объектов, подлежащих обработке, а также в зависимости от материалов этих объектов. Общим для всех вариантов осуществления является расплавление порошка, который расплавляется при низкой температуре, благодаря чему образуется полимерный слой на поверхности соответствующих объектов, на которых необходимо создать покрытие, после чего имеет место отверждение при помощи облучения без значительного повышения температуры. В ходе всего процесса поддерживают температуру, которая значительно ниже, чем температура, которую применяли ранее в известных способах.
Реферат
Изобретение относится к способу нанесения порошкового покрытия на поверхность объекта. Объекты, на которые надлежит нанести порошковое покрытие, подготавливают для временного удерживания порошка, после этого на объект наносят порошок в виде слоя, который удерживается на объекте до тех пор, пока порошок путем плавления и трансформации в твердое состояние посредством отверждения не образует слой покрытия на поверхностях объекта. Порошок приготавливают так, чтобы он имел низкую температуру плавления и мягчения, в основном ниже 100oС, а предпочтительно 60-100oС. Порошок включает в себя систему инициатора, предназначенную для того, чтобы отверждать материал порошка под влиянием электромагнитного излучения. Порошок, приготовленный таким образом, нагревают на объекте до такой температуры, что он плавится и образует клейкий слой на покрываемых поверхностях объекта. После этого данный слой подвергают воздействию излучения, посредством чего происходит его отверждение до образования слоя покрытия, закрывающего покрытые порошком поверхности. Технический эффект: создание способа, позволяющего нанести порошковое покрытие на объекты, не пригодные для нагрева до высоких температур. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
