CN101288866A

CN101288866A - 一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法及涂覆装置

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Publication number: CN101288866A
Application number: CNA2008100287453A
Authority: CN
Inventors: 邓立
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2008-10-22

Abstract

本发明公开了一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法及涂覆装置，属表面涂装技术领域，方法的技术要点依次包括表面处理、表面抽真空、涂层涂覆、涂层定厚；装置的技术要点包括工件传送装置，其中，所述的传送装置的传送方向上依次设真空抽吸器、涂覆器和涂层定厚器；所述的真空抽吸器连接真空源；所述的涂覆器连接涂覆材料的供料储罐，涂层定厚器安装在涂覆器后端部；在真空抽吸器、涂覆器与工件表面接触部设有弹性密封件，在真空抽吸器和涂覆器之间还设有弹性密封隔体。本发明具有涂覆材料利用率高，涂层附着力强、降低涂层下陷、涂覆加工效率高等优点，用于工件的外表面涂覆处理。

Description

一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法及涂覆装置

技术领域

本发明涉及外表面涂装技术，更具体地说，它涉及一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法，本发明还涉及实现该方法的涂覆装置。

背景技术

目前，常见的工件(如板式家具面板、金属或塑料板材等)外表面涂覆工艺主要是：刮涂、压涂、辊涂、淋涂、喷涂等工艺。刮涂、辊涂、压涂时因工件表面及缝隙中空气不能完全排除而在涂层与工件界面形成气泡，导致涂层附着力下降、金属局部腐蚀等弊病，或气泡后期逸出而导致涂层下陷等弊病；淋涂、喷涂因其工艺要求涂料粘度较低，固一般需消耗较多用于调节粘度的溶剂，溶剂最后基本挥发，而造成浪费及环境污染，而且为防止发生流挂等问题因粘度低而不能一次厚涂，需多次喷涂而降低了加工效率；喷涂时，涂覆材料的利用率一般在40％～60％之间，甚至更低，大量材料浪费，即导致了加工成本升高，又加剧了环境污染。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是针对现有技术的不足，提供一种工件外表面涂层的真空涂覆工艺方法，以提高对涂覆材料性能的宽容性和利用率，提升涂层附着力、减少腐蚀、降低涂层下陷等。

本发明要解决的第二个技术问题是为上述工艺提供一种专用装置，以极大的提高涂层加工的生产效率和加工质量。

本发明的前一技术方案是这样的：一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法，依次包括下述步骤：(1)对待涂覆的工件外表面进行预处理并清洁干净；(2)对工件表面需涂覆部位进行抽真空处理；(3)让涂覆材料在外压及真空作用下吸入充满工件表面及缝隙并附着在工件表面；(4)用机械方法去除多余涂覆材料，并形成需要厚度的涂层。

上述的一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法中，所述的步骤(1)、(2)、(3)、(4)连续进行。

上述的一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法中，步骤(1)中所述的工件包括金属、木、人造板、塑料、橡胶及其复合材料制品；所述的工件外表面为单一方向或多个方向的平面或曲面；所述的工件表面预处理包括砂磨、切削、刷除、吹净、抽吸、抛光、溶解、加热、电蚀、酸洗、碱洗、电镀、电解、沉积的单独或联合使用；所述的清洁干净包括清洁剂清洗、溶剂清洗、水洗、吹净、抽吸、烘干、晾干的单独或联合使用。

上述的一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法中，步骤(2)中所述的对工件表面需涂覆部位进行抽真空处理是对工件表面局部外表面或全部外表面进行抽真空处理；在对工件表面需涂覆部位进行抽真空处理时其真空度应根据不同工件材料、不同涂覆材料、不同涂层厚度在-0.095～-0.01MPa之间进行调节。

上述的一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法中，步骤(3)中所述的涂覆材料是在加压或常压下接触输入经过抽真空处理的工件表面；所述的涂覆材料包括单一组分或多组分的液体、粉体、固体与液体混合物、悬浮物、胶体、乳液、聚合物与溶剂的混合物、以及柔性的气密性薄膜。

上述的一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法中，步骤(4)中所述机械方法包括通过距工件表面尺寸可调的固定的刮涂器、转辊或距工件表面尺寸可调的转动的辊涂器来形成需要厚度的涂层。

本发明的后一技术方案是这样的：一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法的涂覆装置，包括工件传送装置，其中，所述的传送装置的传送方向上依次设真空抽吸器、涂覆器和涂层定厚器；所述的真空抽吸器连接真空源；所述的涂覆器连接涂覆材料的供料储罐，涂层定厚器安装在涂覆器后端部；在真空抽吸器、涂覆器与工件表面接触部设有弹性密封件，在真空抽吸器和涂覆器之间还设有弹性密封隔体。

上述的一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法的涂覆装置中，所述的真空抽吸器的抽吸口为一个或多个；各抽吸口之间为分隔或联通或部分联通结构，分隔的各抽吸口的真空压力相同或不相同。所述的真空抽吸器设有真空调节阀；所述的真空源是真空泵或与真空泵连接的真空储罐。所述供料储罐还可以设置加压装置。

本发明对工件的待涂覆外表面采用先脱出气体形成真空状态，而后在真空状态下接触常压或加压条件下的涂覆材料，涂覆材料在外力及真空负压的作用下被迅速吸入并充满工件表面及缝隙，增大了涂层与工件表面的接触面积，可有效地防止在涂层涂覆过程中生成气泡，最后经可调节的涂层定厚器而形成需要厚度的涂层。采用本发明的方法及装置，涂覆材料的利用率高，接近100％；并且可使带涂覆工件依次连续经过上述步骤，从而实现连续、高效率、高质量的生产；在少量加工时还可以采用手工送件，高质量、高效率而低成本，在批量加工时采用机械送件更是优势明显，可极大地减少人力及材料浪费。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步地详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明工艺流程示意图；

图2是本发明涂覆装置的结构示意图。

具体实施方式

参阅图1所示，本发明的一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法，其工艺步骤为：表面处理→表面抽真空→涂层涂覆→涂层定厚，现将各工序详述如下：

(1)表面处理：表面处理的目的是将待涂覆的工件表面进行清理，去出灰尘、凹凸不平或其它影响涂覆质量的表面因素，由于待处理工件的材料包括金属、木、人造板、塑料、橡胶及其复合材料等制品，待涂覆工件外表面为单一方向或多个方向的平面或曲面等情况，所以工件表面的预处理包括砂磨、切削、刷除、吹净、抽吸、抛光、溶解、加热、电蚀、酸洗、碱洗、电镀、电解、沉积等方法的单独或联合使用，其清洁干净包括清洁剂清洗、溶剂清洗、水洗、吹净、抽吸、烘干、晾干等方法的单独或联合使用。

(2)表面抽真空：表面抽真空的目的是排除待涂覆工件表面的空气，防止涂覆时形成气泡及有效扩大涂覆材料和工件表面的接触面积，抽真空可根据需要对对工件表面局部外表面或全部外表面进行抽真空处理，在对工件表面需涂覆部位进行抽真空处理时其真空度应根据不同工件材料、不同涂覆材料、不同涂层厚度在-0.095～-0.01MPa之间进行调节。

(3)涂层涂覆：涂覆材料是在加压或常压下接触输入经过抽真空处理的工件表面；涂覆材料根据工件的不同，包括各种单一组分或多组分的液体、粉体、固体与液体混合物、悬浮物、胶体、乳液、聚合物与溶剂的混合物、以及柔性的气密性薄膜等。

(4)涂层定厚：其作用是保证被涂层涂覆的工件外表面能有一个比较一致的涂层厚度，所采用的机械方法包括通过距工件表面尺寸可调的固定的刮涂器、转辊或距工件表面尺寸可调的转动的辊涂器来形成需要厚度的涂层。

参阅图2所示，为本发明涂覆装置的一种具体实施例的结构示意图，包括工件传送装置1，工件传送装置1可以是手动传送、也可以是机械传送，其传送带为具有气密性能材料制成，如橡胶板等。在传送装置1的传送方向上依次设真空抽吸器2、涂覆器3和涂层定厚器4；真空抽吸器2的尺寸可以根据工件表面尺寸而调节或更换，真空抽吸器2的抽吸口可分成一个及多个，每个抽吸口的尺寸可以相同也可以不相同；每个抽吸口之间可以完全分隔开也可以联通在一起或部分联通在一起，其每个抽吸口的真空压力可以相同也可以单独调节而不相同，并且每个抽吸口可以不设置开关或设置开关，其开关可以是机械开关、电动开关、气动开关、光电开关等；真空抽吸器2连接真空源，真空源是真空泵9或与真空泵9连接的真空储罐10；真空抽吸器2设有真空调节阀8；真空调节阀8可以安装在管道中间，也可以直接与真空抽吸器2相连。涂覆器3连接涂覆材料的供料储罐5，供料储罐5设有加压装置11，以使进入涂覆器3的涂覆材料可以是常压的，也可以是加压的，保证涂覆效果；涂覆器3的出料涂覆口可为一个或分隔成多个，在涂覆器3的涂覆口可设有开关或不设开关，其开关可以是机械开关、电动开关、气动开关、光电开关等；涂覆器3连接的供料储罐5可与涂覆器3直接相连或通过管道相连。涂层定厚器4安装在涂覆器3后端部，涂层定厚器4的形状可以根据工件表面的形状而设计、可更换或可变形，涂层定厚器4可以是固定的刮涂器、也可以是旋转的辊涂器，其距工件表面的距离可调；涂层定厚器4的材料包括：橡胶、塑料、金属、合金、木及其复合材料等。在真空抽吸器2、涂覆器3与工件表面接触部设有弹性密封件6，在真空抽吸器2和涂覆器3之间还设有弹性密封隔体7；弹性密封件6、弹性密封隔体7的形状可以根据具体工件表面形状而单独设计和更换，其材料包括橡胶、塑料、木、金属、合金及其复合材料等；在弹性密封隔体7顶部还可加或不加向工件的机械压力，其机械压力的提供包括弹簧、气压、液压等。

实施例1

为解决人造板之中纤板喷底漆前刮涂腻子的附着力不足及下陷而导致需多次刮涂的问题，采用本装置实施如下：

(1)中纤板所加工的工件采用砂纸或砂带打磨平整，去掉毛刺，并用吸尘机吸净表面，预处理完毕。

(2)启动真空泵9，真空抽吸器2与真空压力罐10(压力-0.09MPa)连接，中纤板为多孔非完全气密性材料真空抽吸器2分两个抽吸口，独立调节真空压力，前抽吸口尺寸大(压力-0.06～-0.07MPa)，便于快速抽吸脱气，后抽吸口窄(压力-0.07～-0.08MPa)，以保证板件尾部出料时弹性密封件6密封不严时的真空度；弹性密封件6采用3mm厚硅胶软片制作，在真空负压作用下可自然紧密的压在板件四周；弹性密封隔体7采用10mm厚的硅胶软片并在顶部加弹簧下压。

(3)供料储罐5装腻子并用压缩空气加压0.1MPa输送，通过管道及调节阀13与涂覆器3相连，涂覆器3设触动开关控制调节阀13开闭。

(4)涂层定厚器4采用不锈钢制刮刀，刃面抛光，调节距工件板面高度0.5mm；

(5)板件12放在工件传送装置1的传送带上，进入弹性密封件6密封板件表面，经真空抽吸器2表面真空脱气后，经弹性密封隔体7，进入涂覆器3，同时板件触动涂覆器3的触动开关而打开调节阀13，涂覆器3内充满腻子，并被吸入板件表面，腻子被刮刀限制为0.5mm厚均匀涂于板件表面，直到板件全部走完，涂覆器3触动开关关闭调节阀13，涂层加工完成，再开始下一件加工。

本发明与传统刮涂工艺相比结果如表1所示。结果显示：经再次打磨后，复涂油漆，附着力良好，无下陷，一次涂覆成功，材料利用率近100％，效率比人工刮涂提高8倍以上。

表1

工艺方法	附着力(划格法)	晾干48小时后丰满度	材料利用率	涂覆次数	工效(件/人小时)
工艺方法	附着力(划格法)	晾干48小时后丰满度	材料利用率	涂覆次数	工效(件/人小时)	刮涂工艺	2级	有下陷	82％	2	45
本发明	0级	无下陷	99％	1	385	刮涂工艺	2级	有下陷	82％	2	45

实施例2

某弧形塑料板件原采用喷涂专用PU底漆，再复喷PU高光面漆，其底漆配方为底漆∶固化剂∶稀释剂＝1∶0.3∶0.5，需手工喷涂两次，底漆利用率50％，漆雾及溶剂挥发导致工作环境恶劣，长期操作易致职业病。现采用本工艺及专用装置加工如下：

(1)弧形塑料板件需上漆表面采用200目硅砂喷砂处理，再用去离子水洗后吹干。

(2)启动真空泵9，真空抽吸器2与真空压力罐10(压力-0.03MPa)连接，塑料件为完全气密性材料，真空抽吸器2分1个抽吸口，调节真空压力-0.02～-0.01MPa；弹性密封件6采用3mm厚硅胶软片制作，弹性密封件6仿形依板件的弧形也加工为弧形，在真空负压作用下可自然紧密的压在板件上；弹性密封隔体7采用10mm厚的硅胶软片也仿形为弧形并在顶部加弹簧下压。

(3)采用底漆配方为底漆∶固化剂∶稀释剂＝1∶0.3∶0，供料储罐5装底漆并用压缩空气加压0.05MPa输送，通过管道及调节阀13与涂覆器3相连，涂覆器3设触动开关控制调节阀13开闭；涂覆器3出料口及弹性密封件8仿形成弧形。

(4)涂层定厚器4采用5mm弹性橡胶刮刀，仿形为弧形，调节距工件板面高度0.3mm；

(5)板件12放在工件传送装置1的传送带上，弹性密封件6密封板件表面，经真空抽吸器2表面脱气后，经弹性密封隔体7进入涂覆器3，同时板件触动涂覆器3的触动开关而打开调节阀13，涂覆器3内充满底漆，并被吸入板件表面，底漆被刮刀限制为0.3mm厚均匀涂于板件表面，直到板件全部走完，涂覆器3触动开关关闭调节阀13，涂层加工完成，再开始下一件加工。

本发明与传统喷涂工艺相比结果如表2所示，结果显示：经再次打磨后，复涂面漆，附着力良好，丰满度高，无下陷。加工速度提高5倍，省掉稀释剂成本，材料利用率近100％，工作环境极大改善。具有极好的经济效益和社会效益。

表2

工艺对比	附着力(划格法)	晾干48小时后丰满度	油漆利用率	稀释剂用量比例	材料成本元/m²	工效(件/人小时)
工艺对比	附着力(划格法)	晾干48小时后丰满度	油漆利用率	稀释剂用量比例	材料成本元/m²	工效(件/人小时)	喷涂工艺	1	有轻微下陷	48％	50％	20.94	36
本发明	0	无下陷	98％	0	11.34	208	喷涂工艺	1	有轻微下陷	48％	50％	20.94	36

实施例3

某钢制金属天花板表面需涂覆彩色实色丙烯酸涂料，重点要求漆膜附着力和防腐保护作用，漆膜丰满度要求不高，原采用淋涂工艺，其配比为油漆∶固化剂∶稀释剂＝1∶0.5∶0.7，现采用本工艺及装置如下：

(1)板件经喷砂、碱洗、酸洗、磷化处理后，用去离子水洗净晾干。

(2)启动真空泵9，真空抽吸器2与真空压力罐10(压力-0.06MPa)连接，真空抽吸器2为一个抽吸口，调节真空压力-0.04～-0.05MPa；弹性密封件6采用3mm厚硅胶软片制作，在真空负压作用下可自然紧密的压在板件上；弹性密封隔体7采用10mm厚的硅胶软片。

(3)采用油漆配方为油漆∶固化剂∶稀释剂＝1∶0.5∶0.2，供料储罐5装油漆并用压缩空气加压0.03MPa输送，通过管道及调节阀13与涂覆器3相连，涂覆器3设触动开关控制调节阀13开闭；

(4)涂层定厚器4采用3mm不锈钢制刮刀，调节距工件板面高度0.2mm；

(5)板件放在工件传送装置1的传送带上，进入弹性密封件6密封板件表面，经真空抽吸器2表面脱气后，经弹性密封隔体7进入涂覆器3，同时板件触动涂覆器3的触动开关而打开调节阀13，涂覆器3内充满油漆，并被吸入板件表面，油漆被刮刀出口限制为0.2mm厚，通过控制板件输送速度和供料压力可将涂层拉薄到0.05mm均匀涂于板件表面，直到板件全部走完，涂覆器3触动开关关闭调节阀13，涂层加工完成，再开始下一件加工。

本发明与传统淋涂工艺相比结果如表3所示，结果显示：采用本工艺后漆膜附着力、防腐力明显提高，有毒的稀释剂用量明显减少，取得了产品质量大幅提高及极大的环保效应。

表3

工艺对比	附着力(划格法)	水浸泡480小时后表面锈蚀	油漆利用率	稀释剂用量比例	材料成本(元/m²)	工效(件/人小时)
工艺对比	附着力(划格法)	水浸泡480小时后表面锈蚀	油漆利用率	稀释剂用量比例	材料成本(元/m²)	工效(件/人小时)	淋涂工艺	1	有锈迹	92％	70％	12.09	260
本工艺	0	无	98％	20％	10.74	256	淋涂工艺	1	有锈迹	92％	70％	12.09	260

Claims

1.一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法，其特征是依次包括下述步骤：(1)对待涂覆的工件外表面进行预处理并清洁干净；(2)对工件表面需涂覆部位进行抽真空处理；(3)让涂覆材料在外压及真空作用下吸入充满工件表面及缝隙并附着在工件表面；(4)用机械方法去除多余涂覆材料，并形成需要厚度的涂层。

2.根据权利要求1所述的一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法，其特征是所述的步骤(1)、(2)、(3)、(4)连续进行。

3，根据权利要求1所述的一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法，其特征是，步骤(1)中所述的工件包括金属、木、人造板、塑料、橡胶及其复合材料制品；所述的工件外表面为单一方向或多个方向的平面或曲面；所述的工件表面预处理包括砂磨、切削、刷除、吹净、抽吸、抛光、溶解、加热、电蚀、酸洗、碱洗、电镀、电解、沉积的单独或联合使用；所述的清洁干净包括清洁剂清洗、溶剂清洗、水洗、吹净、抽吸、烘干、晾干的单独或联合使用。

4.根据权利要求1所述的一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法，其特征是，步骤(2)中所述的对工件表面需涂覆部位进行抽真空处理是对工件表面局部外表面或全部外表面进行抽真空处理；在对工件表面需涂覆部位进行抽真空处理时其真空度应根据不同工件材料、不同涂覆材料、不同涂层厚度在-0.095～-0.01MPa之间进行调节。

5.根据权利要求1所述的一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法，其特征是，步骤(3)中所述的涂覆材料是在加压或常压下接触输入经过抽真空处理的工件表面；所述的涂覆材料包括单一组分或多组分的液体、粉体、固体与液体混合物、悬浮物、胶体、乳液、聚合物与溶剂的混合物、以及柔性的气密性薄膜。

6.根据权利要求1所述的一种外表面涂层的真空涂覆工艺方法，其特征是，步骤(4)中所述机械方法包括通过距工件表面尺寸可调的固定的刮涂器、转辊或距工件表面尺寸可调的转动的辊涂器来形成需要厚度的涂层。

7.一种实现权利要求1所述方法的涂覆装置，包括工件传送装置(1)，其特征是，所述的传送装置(1)的传送方向上依次设真空抽吸器(2)、涂覆器(3)和涂层定厚器(4)；所述的真空抽吸器(2)连接真空源；所述的涂覆器(3)连接涂覆材料的供料储罐(5)，涂层定厚器(4)安装在涂覆器(3)后端部；在真空抽吸器(2)、涂覆器(3)与工件表面接触部设有弹性密封件(6)，在真空抽吸器(2)和涂覆器(3)之间还设有弹性密封隔体(7)。

8.根据权利要求7所述的涂覆装置，其特征是，所述的真空抽吸器(2)的抽吸口为一个或多个；各抽吸口之间为分隔或联通或部分联通结构，分隔的各抽吸口的真空压力相同或不相同。

9.根据权利要求7所述的涂覆装置，其特征是，所述的真空抽吸器(2)设有真空调节阀(8)；所述的真空源是真空泵(9)或与真空泵(9)连接的真空储罐(10)。

10.根据权利要求7所述的涂覆装置，其特征是所述供料储罐(7)设有加压装置(11)。